硝基咪唑低氧造影剂的制作方法

专利名称：硝基咪唑低氧造影剂的制作方法
硝基咪唑低氧造影剂 发明领域本发明涉及用于在体内检测低氧细胞的新的放射性标记的可生物 还原的示踪剂。在一个方面，本申请涉及新的低氧造影剂，所述造影 剂表现出低的背景摄取，从而带来良好的肺瘤与背景比例。发明背景正电子发射断层扫描(PET)是有效用于检测疾病的分子成像技术。 PET成像系统基于发射正电子的同位素在患者组织内的分布而产生图 像。同位素一般是通过注射探针分子来施用给患者，所述探针分子包 含发射正电子的同位素例如F-18、 C-ll、 N-13或0-15,所述同位素与 在细胞中易于代谢或定位的分子(例如葡萄糖)或与细胞内受体位点化 学结合的分子共价连接。在某些情况下，将同位素是有作为离子溶液 或通过吸入来施用给患者。最常用的正电子发射体标记的PET分子成 像探针之一是2-去氧-2-["F]氟-D-葡萄糖(["F]FDG)。使用主要靶向葡萄糖转运蛋白和己糖激酶的葡萄糖类似物 ["F]FDG的PET扫描是用于早期检测癌症、确定癌症阶段以及再确定 癌症阶段的精确临床工具。PET-FDG成像还用于监测癌症化疗和化学 放疗，因为已经表明葡萄糖利用中的早期改变与结果预测相关。胂瘤 细胞的特征是其加速的糖酵解速度，这是由于快速增殖胂瘤组织的高 代谢需求而导致的。象葡萄糖一样，FDG被癌细胞经由葡萄糖转运蛋 白摄取，并且通过己糖激酶被磷酸化成FDG-6磷酸酯。FDG-6磷酸酯 不再能够在糖酵解中进行，或者由于其电荷而离开细胞，容许具有高 糖酵解速率的细胞被纟佥测。虽然可用于很多情况，但是也存在用于监测癌症的FDG-PET成像 的限制。在炎性组织内的积聚限制了 FDG-PET的特异性。相反，非特 异性FDG摄取还可能限制PET对于肿瘤反应预测的敏感性。已经表明， 在通过》文疗和化疗药物治疗的肺瘤细月包中，治疗i秀导的细胞应力反应 引起FDG摄取的短暂增加。此外，生理高正常北京活性(例如在脑中) 可能使得在身体某些区域不可能进行癌症相关FDG摄取的定量测定。由于这些限制，目前正在开发其他PET成像示踪剂来靶向癌症组
织中的其他酶介导的转化，例如关于DNA复制的3，-[F-18]氟-3，-去氧 胸苷(FLT)，以及有关胆碱激酶的[C-11](甲基)胆碱，以及超高特异活性 受体—配体结合(例如16a [F-18]氟雌二醇)和潜在基因表达(例如[F-18] 氟-ganciclovir)。已经证实了分子靶向剂对于癌症非侵入性PET成像的
巨大潜在价值。
这些研究已经证实了非侵入性PET成像在癌症特异性代谢靶方面 的巨大价值。尽管将PET成像引入患者管理具有明显的临床价值，但 是仍然存在限制。在一些情况下，目前的成像探针缺乏特异性或者对 于背景特征具有不充分的信号。此外，正在进行治疗介入测试的新的 生物靶将需要新的成像探针来评估治疗潜力。
因此，需要另外的生物标记，这样的生物标记对于肿瘤靶表现出 非常高的亲和力和特异性，以支持癌症药物开发和给保健供应者提供 用于精确诊断疾病和监测治疗的工具。这样的成像探针可显著改善患 者结果，使得仅使用纳摩尔量的示踪剂注射到患者内就能够检测到更 小的肺瘤。
癌症治疗临床成功的关键在于能够预测特定类型的癌症对于治疗 将如何起反应。在肺瘤的具体病例中，因素例如肺瘤表型、尺寸和位 置都会显著影响治疗决定。虽然采用了标准化疗或放疗方案来治疗多 种肿瘤，但是一些肿瘤类型抗标准治疗方案，并且由此使得患者临床 结果恶化。
由于癌症细胞生长的独特性质，其增殖性质可给治疗提供线索。 例如，由于癌性肿瘤的快速和无规生长，它们经常发展无规新血管生 成，导致不良的血管化环境(Wang, J.和L. Maurer,Em&Wo" 7^0^7^// /^..4^/7/^"'0"5〖7z Drag Z^covery Gw<i Z)eve/o/ mewf Curr. Top. Med, Chem., 2005, 5: p. 1053-1075)。结果，距离血液供应100-200 pm的环境将变得低氧，其特征在于组织p02小于10mmHg。作为对这 些低氧条件的反应，低氧还原因子-1 (HIF-1)的胂瘤过度表达导致肺瘤 存活必需的几种蛋白，包括血管内皮生长因子(VEGF)、碳酸酐酶-IX (CA-IX)和糖酵解酶的上调。
低氧肿瘤在临床上是成问题的它们抗放疗和细胞毒性治疗的作 用，可导纟丈治疗失败(Adams， G, //少; ax/a-meA(^^/drwgs/or ra&.a".ow1981. 48: p. 696-707; Moulder, J.和 S. Rockwell ， //，odc /rac"o/w o/so/zW f謂on. e;c/ en7 2e幽/ /ec/m—es， m^Ao(is awa/拜's， "wt/ a swrve少o/ejc/Wwg t/ato. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys.， 1984, 10: p. 695-712; Nordsmark, M, M. Overgaard, 和J. Overgaard, 尸r"reafmewf ca7gewa"'ow pr^'加ra(i/a"'ow ms^o/we Zw ac/vawced wwamoM ce〃 cara'woma o/ Ae wecA:. Radiother.Oncol, 1996.41: p. 31-39)。此外，已经有人将低氧癌症细胞与已知在 患者内侵入性地扩散的恶性癌症联系起来(Brizel， D. M.，等人，Twrnowtowe sarc蘭a. Cancer Res., 1996.56: p. 941-943; H6ckel， M.， 等人,"dv"wceri cawcer o/f/ie Cancer Res., 1996. 56: p. 941-943)。众所周知，几种类型的人癌症变得低氧，包括乳腺癌、子宫颈癌和非小细 月包月市癌(Vaupel, P., 等人,6bqygewa〃ow o/Awmaw ^w20wra.' eva/w^/ow o/wmywre画船.Cancer Res. ， 1991, 51: p. 3316-3322)。因为低氧肿瘤对于传统放疗和细胞毒性治疗的反应都不佳，所以 有几种替代方法来治疗低氧癌细胞，包括高压02、 ARCON、放射致敏 剂和生物还原性细胞毒性剂(Seddon, B. M.和P. Workman, rAe ra/e 0/c/eve/o/w^W Brit. J. Radiol., 2003. 76: p. S 1 28-S 138)。在最后一个实 例中，含有硝基咪唑化学型的生物还原剂在细胞内被还原，形成自由 基阴离子代谢物，其最终在细胞内变得被俘获。在氧环境中，自由基阴离子与02反应，并且回到其代谢前状态。为了适当地计划用于治疗的基于生物还原的治疗，在患者中证实肿瘤低氧是必须的。经由肿瘤内Po2浓度的电极测量来确定肿瘤最多是不切实际的努力。此外，采用该技术，仅能够测定表面肺瘤。检测 癌细胞低氧性质的更通常和更少侵入性的方法依赖放射性标记的可生物还原示踪剂，其位于低氧细胞内，与其细胞p02成反比。有几种可在体内检测低氧细胞的可生物还原造影剂，包括[18F]F-MISO (Rasey, J.S.，等人，De^nw/wz'wg Ae /z_y/7o; 'c/n^c"ow a W謹a w/7,"A:e o/ra<i/o/a6e/e<i/7woram^omWazo/e. Radiat. Res., 2000.153: p. 84-92; Bentzen， L., 等人,Fe训.6〃";vd池c"wg A少/ ox/a,/7F/證o-2-c/eo"-D-g/wc亂 Acta. Oncol., 2000.39: p. 629-637)、 [18F]F-EF1 (Hustinx, R.,等人,M "-/wv肌Ve <m^，ewf 0//騰0r w// /》e 2-""ro/wWozo/e "尸-E尸/ 尸￡『J. Nucl, Med. ， 1999. 4: p. 99P (abstract 401))、 [18F]-FETNIM (Chao, K， S.,等人，A wove"p;^oac/^o overcome A，o;a'c fwmor ms7'加wce.' Cw-爿r5M-gwWed /"/e頼7,wot/w/atoi ra^a"'ow A《ra俘 Int. J， Radiat. Oncol. Biol. Phys., 2001. 49: p. 1171-1182 ; Yang , D丄，等人，Z)eve/opweW y worae/7^rom'的z'w油zo/e as尸^T age"/ /or Zwag7'/7g /画or /^/ an'a, Radiology, 1995. 194: p. 795-800; Gronroos， T.,等人，尸/mmacoh7ze^y oyY，-^77WM J po&打""/ A，;a'a maW^r/or PET J. Nucl. Med., 2001. 42: p. 1397-1404)、 [18F]FRP-170 (Ishikawa, Y.,等人，Z^w/o/ me"f/》o//" i7尸A尸-'76> /"y'e"/ow/or /w喂'"g Aj/7ar/" 尸^"7！ ， Kaku Igaku. ， 2005. 42: p. l-10.)和[62Cu]-ATSM(Fujibayashi， Y.，等人，O^/^r-W-^rSAf-miox; o/融W. J. Nud. Med., 1997. 38: p. 1155-1160)。临床上研究最多的低氧标记之一是["F]F-MISO，低氧细胞放射致 敏剂misonidazole的氟类似物。[18F]F-MISO成功地鉴定患者中的低氧 肿瘤，然而，其緩慢扩散到低氧肿瘤内在成像之前需要较长的摄取时 间，并且此外，高背景摄取导致小的肿瘤与背景比例。或者，几个小 组已经制备了具有较低亲脂性硝基咪唑化合物，以通过增加示踪剂从 正常氧(normoxic)组织的洗出来提高肿瘤与背景比例。虽然这些低氧造影剂表现出临床希望，但是仍然存在没有满足的 需求，即具有提高的药动学特征，在较短的时间内获得峰值信噪比， 从而更快和可能更精确地进行低氧评估。发明概述本发明涉及新的低氧造影剂，所述造影剂表现出低的背景摄取， 从而带来高的肺瘤与背景比例。更具体来说，本发明涉及基于2-硝基 咪唑的新的低氧造影剂，所述造影剂表现出快速、主要是肾清除，带来低的背景摄取、低的腹部摄取以及通常高的肿瘤与背景比例。本发明涉及用于在体内检测低氧肿瘤的新的放射性标记的可生物 还原示踪剂。在一个实施方案中，所述示踪剂由2-硝基咪唑部分、三唑、具有药动学提高取代基的代谢稳定连接基团(linker)以及适于单光 子发射计算机断层扫描(SPECT)或正电子发射断层扫描(PET)成像的放 射性同位素组成。优选的体内成像方法是正电子发射断层扫描。因为 低氧细胞抗细胞毒性治疗和放疗，并且还具有提高的增殖和繁殖到附 近组织内的倾向，对于患者癌症的低氧性质的精确评估可以指导和显 著影响治疗方案和结果。在一个方面，本发明提供了式I化合物NO其中X是(C广CK))亚烷基(alkylenyl)，所述亚烷基是未取代的或者被1 、 2、 3 或4个X〗取代，其中 一个(CrQo)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 -NR，-、 -O-和-S-的基团替代，或者其 中(C!-C^)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-C8) 环烷基或(C3-C8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xi取代，或其组合；每个XM虫立地为羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基或卣素； Y是下式的三唑基N-N、 g或4,一反式(Anti)-三p坐顺式(Syn)-三唑Z 是(C广do)亚烷基， 一C0隱、-CONR"、 -NR"CO-、其中 一 个碳原子任选被选自 -NR〃-、 -O-和-S-的基团替代，并且其中所述(d-do)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个Xi取代；A是放射性元素；并且R，和R〃分别独立地为H或者分别独立地选自(c广C6)烷基、-co(c广C3)烷基、-0€^11((:1-0:3)烷基和—co2(c!-C3)烷基。在上述化合物的一个变型中，X是(Q-C4)亚烷基，所述亚烷基任 选被1、 2或3个羟基或者1、 2或3个-NH2或-NH(C广C4)烷基取代。 在另一个变型中， X 选g-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2_CH2-、 -CH2-C H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH2-CH(OH)-CH2-、-CH2-CHrCH(OH)-和-CH2-CH(OH)画CH(OH)-CH2-。在一个具体变型中， X选自-CONR，隱、-(d-C4)烷基CONR，-、 -(^0忖11，((1-0()烷基-、-(c广co 烷基CONR，(d-C4)烷基，其中R，是H或(d-C3)烷基。在上述化合物的 一个具体变型中，X、 Z或A中的任一个包含UC。在另一个方面，本发明提供了式ii或ni化合物X是(d-d。)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Crdo)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR'-、 -NR，CO画、一NR，-、画O-和-S-的基团替代，或者其 中(d-do)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-Cs)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X^又代，或其组合；每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卣 素；Z是(C广do)亚烷基，其中 一 个碳原子任选被选自 —CO画、-CONR"、 -NR"CO画、一NR"-、隱O匿和-S画的基团替代，并且其中 所述(Crdo)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X^又代； A是放射性元素；并且R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(d-C6)烷基、-CO(CrC3)其中:烷基、-CONH(CrC3)烷基和-C02(d-C3)烷基。
在一个具体实施方案中，本发明提供了式IIb化合物:
Z是(d-C,。)亚烷基，其中(C广C一亚烷基的一个碳原子任选被选自 —CO-、 -CONR"、 -NR"CO-、 —NR〃-、 -O-和-S-的基团替代，并且其中 所述(Crd。)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X^又代；
r"是h或者选自(c广C6)烷基、《0(<:1-(:3)烷基、《0]^11((:1-(:3)烷基和
-C02(d-C3)烷基；
每个X'独立地为羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基或卤素； 并且A是放射性元素。
在根据每一上述化合物的具体变型中，Z是(C广C4)亚烷基，所述亚 烷基任选被l、 2或3个独立地选自下列的基团取代羟基、巯基、氨 基、(C广C4)烷基、(C广C4)烷氧基、硫代(CrQ)烷基和卣素。在上述化 合物的一个变型中， Z 选 自-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH(CH2OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-、 -CH2-CH2-CH(OHHp-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
在根据每一上述化合物的变型中，A是"F或"C-Me。在上述化合 物的具体变型中，A是"F。在上述化合物的一个变型中，提供了下式 的化合物
其中:在另一个实施方案中，提供了式IV化合物:<formula>formula see original document page 18</formula>
其中:
X是(d-do)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Ci-d。)亚烷基碳原子任选被选 自-CO曙、-CONR，-、 -NR,CO-、 —NR，画、-O-和—S-的基团替代，或者其 中(d-d。)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或((〕3-Cs)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xl又代，或其组合；
R，是H或者选自(d-C6)垸基、-CO(Q-C3)烷基、画CONH(C广C3)烷基和 -C02(CrQ0烷基；并且
每个X独立地选自羟基、巯基、氨基、(d-C4)烷基、(d-Q)烷氧基、 硫代(d-Q)烷基和卣素。
在上述化合物的具体变型中，X是(C-C5)亚烷基，所述亚烷基是 未取代的或者被1或2个X^又代，或者其中一个(d-d。)亚烷基碳原子 任选被选自-CONR，-或-NR，CO-的基团替代，或者其中(d-CK))亚烷基的 2、 3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Q)环烷基，所述环烷 基是未取代的或者被l、 2或3个X^又代，其中Xi是-OH或NH2。
在另一个实施方案中，提供了式V化合物
X是(d-do)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X
<formula>formula see original document page 18</formula>
其中:取代，其中 一 个(CrC1Q)亚烷基碳原子任选被选
自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 一NR，-、 -O-和-S-的基团替代，或者其 中(CrC]o)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-C8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X^又代，或其组合；
R，是H或者选自(CrC6)烷基、《0((^《3)烷基、-CONH(d-C3)烷基和 -C02(d-C3)烷基；并且
每个X4虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卣素。
在上述化合物的一个变型中，提供了下式的化合物
N07
人
N N
MCH30
OH
在上述化合物的另一个方面，提供了下列化合物
入Y
在另一个实施方案中，提供了检测细胞中低氧的方法，所述方法
包括a)给哺乳动物施用式I化合物其中:
X是(Crdo)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Crdo)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 -NR，-、 -O-和—S-的基团替代，或者其 中(d-C一亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Q) 环烷基或(C3-C8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X!取代，或其组合；
每个XM虫立地为羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基或卤素； Y是下式的三唑基
Z是(d-C。)亚烷基，其中(Crdo)亚烷基的一个碳原子任选被选 自画CO-、 -CONR'-、誦NR'CO-、 一NR'匿、-O画和-S画的基团替代，并且其中 所述(Crdo)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X!取代； A是放射性元素；并且
R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(d-C6)烷基、-CO(d-C:O
烷基、-CONH(CrC3)烷基和-C02(d-C3)烷基；和
b)通过PET检测哺乳动物的低氧细胞中保留的放射性元素的存在。
在上述方法的具体变型中，X是(C厂C4)亚烷基，所述亚烷基任选 被1、 2或3个羟基或者1、 2或3个-NH2或-NH(CrC0烷基取代。在 另一个变型中， X 选
自-CH2画、-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH2-CH(OH)-CH2-、-
反式-三哇
顺式-三唑CH2-CH2-CH(OH)-和-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。在上述方法的另一 个变型中，X选自-CONR，-、 -((^-(:4)烷基CONR，-、 -CONR，(d-C4)烷 基一和-(d-C4)烷基CONR，(C广C4)烷基-,并且其中R，是H或(C-C3)烷基。
在上述方法的一个具体变型中，所述化合物是式ii或m化合物
X是(Crdo)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Crdo)亚烷基碳原子任选被选 自-CO曙、-CONR，-、画NR，CO匿、—NR，画、-O-和—S画的基团替代，或者其 中(Crdo)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-Q)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xi取代，或其组合；
每个XM虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卤 素；
Z是(C广Q。)亚烷基，其中(d-Q。)亚烷基的一个碳原子任选被选自 -CO-、 -CONR"、 -NR"CO-、 -NR〃-、 -O-和-S-的基团替代，并且其中 所述(CrC一亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个Xi取代； A是放射性元素；并且
R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(C广C6)烷基、-COCd-Cs) 烷基、-CONH(CrC3)烷基和-C02(d-C3)烷基。
在上述方法的一个变型中，所述化合物是式II化合物。在每一上 述方法的另一个变型中，Z是(d-C4)亚烷基，所述亚烷基任选被1、 2 或3个羟基或者1、 2或3个羟基(CrQ)烷基取代。在上述方法的一个 具 体 变 型 中 ， Z 选
自-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH(CH2OH)-CH2-、陽 CH2-CH(OH)-CH2-、 -CH2-CH2-CH(OH)画和-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
其中:在每一上述方法的具体变型中，A是"F或"C-Me。在该方法的另一个 具体变型中，A是"F。
在上述方法的一个变型中，所述化合物是下式的化合物
1\ N、 Of 人2
I8p
X2
w 夏
\=/
'NT:
在上述方法的一个具体方面，低氧细胞是肿瘤细胞或缺氧细胞。 在另一个实施方案中，提供了制备式II或III化合物或其混合物的
方法:
N0，
N
>、
N
II
Z一A
Y
N0，
N
NX.
'N
Z一A
III
其中
X是(CrC]o)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Q-do)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、陽CONR，響、-NR,CO-、 —NR，-、 -O-和-S-的基团替代，或者其 中(d-do)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-Cs)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xi取代，或其组合；
每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卤
素；
Z是(Crdo)亚烷基，其中(C广do)亚烷基的一个碳原子任选被选自 —CO-、 -CONR"、 -NR"CO-、 —NR"-、 -O-和—S-的基团替代，并且其中所述(Crd。)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个Xi取代； A是放射性元素；并且
R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(C广C6)烷基、-CCXd-C^
烷基、-(^^; ((:1-0:3)烷基和-co2(c广C3)烷基；
所述方法包括
a)用乙炔取代的硝基咪唑处理叠氮化物取代的化合物A'-Z-N3，其中A' 是离去基团；和
b)通过用放射性标记剂置换A'来将步骤a)的产物放射性标记，以形成 式II或III化合物或其混合物，其中A是"F或"C。
在上述方法的一个变型中，所述化合物是下式的化合物
在上述方法的一个具体变型中，放射性标记剂是K18F。
附图简述


图1.静脉内注射(200 |Lil 5 mM溶液)后120分钟，化合物1在雄性 小白鼠中的生物分布。
下文中将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以4艮多不同形 式来具体实施，并且不应当被认为限于本文提出的实施方案；提供这 些实施方案是为了使得本公开彻底和完全，并且让本领域技术人员充 分地理解本发明范围。
\=/
发明详述本文描述的新化合物含有必须的2-硝基咪唑母核，这是低氧肿瘤 成像所必需的。在机理上，在低氧条件下，细胞内生物还原修饰该2-硝基咪唑母核，其之后经历细胞内共价介导的定位。在有氧条件下， 生物还原的硝基咪唑返回其天然状态，并且自由地扩散到细胞内外。
本文公开的新化合物还表现出有利的成像药动学性质。本发明化 合物经由肾分泌具有有利的清除性质，由此表现出在肝脏和肠区域的 较低摄取。这些化合物还从血液和肌肉组织中迅速清除，由此带来所 期望的肿瘤与背景比例。此外，这些有利清除性质转化为在比"金标
准物，，["F]F-MISO早的时间点出现峰值胂瘤与背景比例。相对于非低 氧肿瘤，这些示踪剂对于低氧肿瘤是高度选择性的。在异种移植小鼠 和大鼠中，示踪剂优选定位于低氧肿瘤内，并且在大多数情况下，肿 瘤与背景比例大于2:1。
这类化合物似乎在细胞水平上开始，例如，在最高达10,000 nM的 浓度，化合物在正常人或癌细胞中不表现出任何细胞毒性作用。
定义
除非上下文另有说明，否则本文所用的单数形式"一个"、"一种"、 "该"包括复数形式。
"烷基，，是指烃链，其长度通常为约1-20个碳。这样的烃链可以 是支链或直链的，虽然通常直链是优选的。示例性烷基包括乙基、丙 基、丁基、戊基、l-曱基丁基、l-乙基丙基、3-曱基戊基等。当提及3 个或更多个碳原子时，本文所用的"烷基"包括环烷基。
"亚烷基"是指与两个不同基团二价键合的烃链，其长度通常为 约1至约20个碳，或1至10个碳。这样的烃链可以是支链或直链。 示例性亚烷基包括亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚戊基、1-曱基亚丁基、 1-乙基亚丙基、3-曱基亚戊基等，其中二价键可以在亚烷基的任何碳原 子上，或者如具体所指明的。当提及3个或更多个碳原子时，本文所 用的"亚烷基"还包括亚环烷基。
"芳基"是指一个或多个芳环，每个芳环具有5或6个核碳原子。 芳基包括多个芳环，所述芳环可以是稠合的，例如在萘基中，或者是 未稠合的，例如在联苯基中。芳基环还可以与一个或多个环烃、杂芳 基或杂环稠合或者未稠合。本文所用"芳基"包括杂芳基。"生物革巴"可以是涉及与多种不同疾病和病症有关的生物途径的 任何生物分子，所述疾病和病症包i舌癌症(例如白血病、'淋巴瘤、脑肿 瘤、乳腺癌、肺癌、前列腺癌、胃癌以及皮肤癌、膀胱癌、骨癌、子 宫颈癌、结肠癌、食道癌、眼癌、膀胱癌、肝癌、肾癌、喉癌、口腔 癌、卵巢癌、胰腺癌、阴茎癌、腺癌、直肠癌、小肠癌、肉瘤、睾丸 癌、尿道癌、子宫癌和阴道癌)、糖尿病、神经变性疾病、心血管疾病、 呼吸疾病、消化道疾病、传染病、炎性疾病、自身免疫性疾病等。示 例性生物途径包括例如细胞周期调节(例如细胞增殖和细胞程序死亡)、 血管生成、信号传导途径、肿瘤抑制途径、炎症(COX-2)、致癌基因和 生长因子受体。生物靶还可以称为"靶生物大分子"或"生物大分子"。
生物耙还可以是受体，例如酶受体、配体门控离子通道、G-蛋白偶联 受体和转录因子。生物耙优选是蛋白或蛋白复合物，例如酶、膜转运 蛋白、激素和抗体。
"相连原子"是指彼此相邻的原子。例如，短语"(Crdo)亚烷基 的2、 3或4个相连原子形成未取代或取代的(C3-Q)环烷基或(C3-C8)杂 环烷基环"是指亚烷基或连接基团中的2、 3或4个相邻原子，例如形
成(C3-C8)环烷基或(CVC8)杂环烷基环的一部分。例如，对于在下面片
段"A"中呈现的3个相连碳原子，当原子形成未取代的(C3-Cs)环烷基 例如环己基时，可以形成如片段"B"所示片段。
片|殳A 片|殳B
"环烷基"是指饱和的、部分不饱和或不饱和的环状烃链，包括 桥连、稠合或螺环，优选由最高达3至约12碳原子，更优选3至8个 碳原子组成。
"杂芳基"是含有1至4个碳原子，优选N、 O或S或其组合的 芳基。杂芳基还也可以与一个或多个环烃、杂环基、芳基或杂芳基环稠合。
"杂环"或"杂环基"是指一个或多个由3-12个原子，优选5-7个原子组成的环，具有或不具有不饱和或芳族特征，并且具有至少一 个不是碳的环原子。优选的杂原子包括硫、氧和氮。
本文所用的"离去基团"是指易于被例如亲核试剂例如胺、巯基 或醇亲核试剂或其盐置换的基团。这样的离去基团是众所周知的，并
且包括例如羧酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基苯并三唑、卣化物、 三氟曱磺酸酯、曱苯磺酸酯、邻硝基苯磺酸酯(nosylate)、 -OR和-SR等。
本文所用的"连接基团"是指包含1-10个原子，并且可以包含l、 2或3个相邻或非相邻原子或基团例如C、 -NR-、 O、 S、 -S(O)-、 -S(0)2-、 CO、 -C(NR)-等的链。其中R是H或者选自(C门o)烷基、(C3-8)环烷基、 芳基(C门)烷基、杂芳基(C,-5)烷基、氨基、芳基、杂芳基、羟基、(C广一 烷氧基、芳氧基、杂芳氧基，分别是取代或未取代的。也就是说，例 如 ， 连 接 基 团 可 以 包 含 以 下 基 团-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-0-CH2-、 -CH2-CH2-0-CH2-CH2-、 -CH2-NH-CH2-、 -CH2-CH2-NH-CH2-CH2-、 -CH2-NHC(0)-CH2-、 -CH2-C(0) NH-CH2-、 -(^^-0:0)-(:112-等等。连接基团链还可以包含饱和、不饱和 或芳环部分，包括多环和杂芳环。在本申请化合物的一些方面中，变 量X和Z可以是连接基团或连接基团链。例如，本文所用的短语"(Cw) 烷基"与"d-C4烷基"可互换使用以表达相同含义。
术语"患者"和"个体"是指任何人或动物个体，特别包括所有 哺乳动物。
本文所用的"放射化学物质"包括含有共价连接的放射性同位素 的任何有机、无机或有机金属化合物，任何无机放射性离子溶液(例如 Na[18F]F离子溶液)或任何放射性气体(例如[HC]C02)，特别包括放射性 分子成像探针，用于施用给患者(例如通过吸入、摄入或静脉内注射) 以用于组织成像目的，在本领域中还称为放射性药物、放射性示踪剂 或放射性配体。虽然本发明主要涉及用于PET成像系统的正电子发射 分子成像探针的合成，本发明能够容易地适于合成包含放射性核素的 任何放射性化合物，包括用于其他成像系统例如单光子发射计算断层 扫描(SPECT)的放射性化学物质。
本文所用术语"放射性同位素"或"放射性元素"是指表现出放 射性衰变(即发射正电子)的同位素，和包含放射性同位素的放射性标记 剂(例如[HC]甲烷、[HC]一氧化碳、["C]二氧化碳、。C]光气、[HC]脲、[UC]溴化氰以及含有碳-11的各种酰氯、羧酸、醇、醛和酮)。这样的同 位素或元素还是指放射性同位素或放射性核素。在本文中，使用元素
及其质量数的名称或符号的各种常用组合(例如18F、 F-18或氟-18)来命 名放射性同位素。示例性放射性同位素包括1-124、 F-18氟、C-ll、 N-13 和0-15，其分别具有4.2天、110分钟、20分钟、10分钟和2分钟的 半衰期。放射性同位素优选溶解在有机溶剂例如极性非质子溶剂中。 优选地，用于本发明方法的放射性同位素包括F-18、 C-ll、 1-123、 1-124、 1-127、 1-131、 Br-76、 Cu-64、 Tc-99m、 Y-90、 Ga-67、 Cr-51、 Ir画192、 Mo-99、 Sm-153和Tl-201。优选地，用于本发明方法的放射性同位素 是F-18。可使用的其他放射性同位素包括As-72、 As-74、 Br-75、 Co-55、 Cu匿61、 Cu-67、 Ga画68、 Ge-68、 1-125、 1-132、 In-lll、 Mn匿52、 Pb-203 和Ru-97。
本文所用的"取代的"或"取代基"是指化合物或官能团，其包
含一个或多个被基团(取代基)取代的氢原子，所述基团是例如-d.s烷 基、C2—5烯基、卤素或卤代(氯、氟、溴、碘原子)、-CF3、硝基、氨基
(-NH2、 -NHR、 -NR2等)、氧代基(即形成-C(=0)-) 、 -OH 、羧基 (-COOH)、 -COOd.5烷基、-Od.s烷基、-CONHd.5烷基、-NHCOd.s 烷基、-OSOd.s烷基、-SOOd.s烷基、-SOONHd.5烷基、-NHSOsCw 烷基、芳基、杂芳基等，所述基团分别可以进一步被取代。
"硫代烷基"是指Cwo烷基-S-,其可以是未取代的或者被下列基团 取代-Cw烷基、C2-5埽基、卤素或卤代(氯、氟、溴、碘原子)、-CF3、 硝基、氨基(-NHb、 -NHR、 -NR2等)、氧代基(即形成-C(=0)-)、 -OH、 羧基、-COOCw烷基、-OCw烷基、-CONHCw烷基、-NHCOd-5烷 基、-OSOd.s烷基、-SOOCw烷基、-SOONHd.5烷基、-NHSOzCw;^ 基、芳基和杂芳基。
本文所用的"三唑"是指1,3,4-或1,2,3-三唑或其混合物。在一个 优选的实施方案中，"三唑"是1，2,3-三唑，在1-位和5-位上被取代("顺 式")或者在1-位和4-位上被取代("反式")或其混合物。在特别优选的实 施方案中，1，2,3-三唑在1-位和4-位上被耳又代。
点击化学方法
点击化学(Click chemistry)给化学家提供了迅速制备候选造影剂库的机会，从所述造影剂库可以鉴定具有最佳药效学和药动学特征的有 潜力的小分子PET造影剂。点击化学是化学合成的组合方法，其仅利 用最实用和可靠的化学转化。点击化学技术描述在例如以下参考文献
中，这些参考文献全文引入本文以供参考
1. Kolb, H. C,; Finn, M. G.; Sharpless, K. B. Jwge丽wt^e CA，z'e, /"&謹"o加/ 2001,银2004-2021.
2. Kolb， H. C.; Sharpless, K. B. Drwg 7b勿2003, 1128-1137.
Rostovtsev, V. V.; Green, L. G.; Fokin, V. V.; Sharpless, K. B. y4wge而mi/e CAem/e， /wfeA77a"owa/2002, 4/， 2596-2599.
3. Torn0e, C. W.; Christensen, C.; Meldal， M. Jownza/ 0/ O，m'c C7^wWr_y 2002， 67， 3057-3064.
4. Wang, Q.; Chan, T. R.; Hilgraf, R.; Fokin, V, V.; Sharpless, K. B.; Finn, M. G. 0//Ae Jmen'caw CAem/ca/ /5bc/e(y 2003， "5, 3192-3193.
5. Lee, L. V.; Mitchell, M. L.; Huang, S,J.; Fokin, V. V.; Sharpless, K. B.; Wong, C.-H. Jbwnta/ 0/^eyimen'caw C7^mz'ca/ So"'e(y 2003, 725， 9588-9589.
6. Lewis, W. G.; Green， L. G.; Grynszpan, F.; Radic, Z.; Carlier, P, R,; Taylor, P.; Finn, M. G.; Barry, K.CA纖，/"/U02, 仏1053-1057.
7. Manetsch, R.; Krasinski， A.; Radic, Z.; Raushel， J.; Taylor, P.; Sharpless， K. B.; Kolb, H. C. Jowma/ 0/AeJme〃'ctm CAem/ca/ 5"oc/鄉 2004, W6， 12809-12818.
8. Mocharla, V. P.; Colasson, B.; Lee, L. V.; Roeper, S.; Sharpless, K. B.; Wong， C,H.; Kolb, H. C. ^"gew CAew. /"Z.五d. 2005， 44, 116-120.
9. M. Whiting, J. Muldoon， Y.-C. Lin, S. M. Silverman, W. Lindstrom, A.J.Olson, H. C. Kolb， M.G.Finn, K. B. Sharpless, J. H. Elder, V. V. Fokin, Jwgevv. CAem. 2006, 77S， 1463-1467; ylwgenv CT^w. /"L五d. ￡>zg7. 2006， 45, 1435-1439.
虽然可以使用其他点击化学官能团，例如在上述文献中描述的那 些，但是使用环加成反应是优选的，特别是叠氮化物与炔基的反应。炔烂，例如末端炔烃与叠氮化物经历1，3-偶极环加成，形成l,4-二取代
的1,2，3-三唑。或者，1,5-二取代的1,2,3-三唑可以使用叠氮化物与炔基 试剂来形成(Krasinski， A., Fokin, V.V. & Barry， K. Ogow'c丄W/era 2004, 1237-1240)。还可以使用Hetero-Diels-Alder反应或1,3-偶极环加成反应 (参见Huisgen /ar Cyc/oa础"ow C7zemt'stry (Vol. 1) (Padwa， A.,
ed.)， pp. 1-176， Wiley; Jorgensen CT m. M ￡"<i.五wg7. 2000, 39,
3558-3588; Tietze， LF. and Kettschau, G. 7b/ . C匿CAem. 1997， 189, 1-120)。在一个具体实施方案中，本文提供的点击化学方法提供了新化 合物，所述化合物可进一步掺入PET标记。
本申请引用的所有文献都全文引入本文以供参考。
实验
下面提供用于合成式II和m化合物的一般方法:
<formula>formula see original document page 29</formula>III
合成1,5-二取代的("顺式")三唑的 一般方案
<formula>formula see original document page 29</formula>
合成1,4-二取代的("反式")三唑的一般方案:
<formula>formula see original document page 29</formula>
如上面的一般方案中所述，其中A是基团例如烷基，包括离去基 团，或者其中A是离去基团，则可以通过用如本文所公开的放射性同位素或放射性元素置换或取代A来制备包含放射性同位素或放射性元 素的三唑。
一般实验条件
所有反应都是在烘箱干燥的玻璃器皿中于氩气氛下进行。对于使
用硅胶筒的正相纯化，下面列出有关EtOAc:己烷混合物的梯度条件。 运行的持续时间以柱体积(cv)给出。检测波长设定为254 nm。用于反应 的溶剂以无水级购得，并且不用进一步纯化而直接使用。
持续时间(cv)01.819.65,401.8
%EtOAc0010010000
制备化合物8和12:
2-硝基-l-(丙-2-炔基)-lH-咪唑(10):向圆底烧瓶中加入2-硝基咪唑 (500 mg, 4.42mmo1)、炔丙基溴(631 mg， 5.31 mmol)、碳酸钾(733 mg， 5.31 mmol)和DMF (5 mL)。将该反应在室温搅拌过夜。TLC (EtOAc) 表明反应完全。将该反应倒入水(20 mL)中，并且萃取到EtOAc (3x20 mL)内。将合并的有机相用水(5x20mL)洗涤。然后将有机层真空浓缩， 并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂，获得了 571 mg(85%产率)10，为浅黄色固体。!H画R(CDCl3， 400 MHz)， 5: 2.63 (1H, d, J^5.6Hz)， 5.23 (2H, d， /=2.4Hz)， 7.20 (1H， d， ^1.2Hz)， 7.46(1H, s)。质语(lo画res): C6H5N302的计算值:151.04;实测值152.10 (M+H)。
2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)甲基)-lH-l,2，3-三唑-l-基)乙醇(ll):向 圆底烧瓶中加入硝基丙炔10 (150 mg,0.99 mmol)和叠氮基乙醇(86 mg, 0.99mmo1)。向该烧瓶中加入CuS04(0.04M， 100 uL)和抗坏血酸钠(O.l M, 100 uL)。 16小时后，将该混合物倒入EtOAc内，并且用NH4OH 洗涤。合并有机相，并且在combiflash系统上纯化残余物，依次使用 EtOAc:Hex和DCM:MeOH作为洗脱剂，获得了 180 mg (76.3%产率)11, 为澄清无色油状物。质谱(lo-res): C8H1()N603的计算值238.08;实测 值239.10 (M+H)。
2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)甲基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)乙醇(ll):向 圆底烧瓶中加入硝基丙炔10 (150 mg，0.99 mmol)和叠氮基乙醇(86 mg, 0.99 mmol)。将该反应在60°C搅拌过夜。在combiflash系统上纯化残 余物，依次使用EtOAc:Hex和DCM:MeOH作为洗脱剂，获得了 11, 为澄清无色油状物。
l-(2-氟乙基)-4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)甲基)-lH-l，2,3-三唑(8):在 0°C,向含有在DCM(5 mL)中的醇11 (20mg, 0.084 mmol)的圓底烧瓶 中加入BAST (20.3 mg， 0.126 mmol)。将该反应在0。C搅拌1小时。将 该反应真空浓缩，并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂， 获得了 12mg(60。/。产率)8,为澄清无色油状物。
4-甲基苯磺酸2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l，2,3-三唑-l画 基)乙基酯(12):向含有醇11(160mg， 0.672 mmol)、 TEA(136mg, 1.34 mmol)和DCM (5 mL)的圓底烧瓶中加入Ts20 (263 mg, 0.806 mmol)。 将该反应在室温搅拌4小时。TLC表明反应完全。将该反应真空浓缩， 并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂，获得了 140 mg (53 %产率)12，为浅橙色油状物。质谱(lo-res): C15H16N605S的计算值 392.092;实测值393.10 (M+H)。
制备化合物3和16:NaN3, DMF
、0
OTs
1. HCI, MeOH
N3 2. Bu2SnO, TsCl TEA, DCM
4-(叠氮基甲基)-2,2-二曱基-l，3-二氧杂环戊烷(13):向4-曱基苯磺 酸(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-4-基)甲基酯(5.73 g， 20.00 mmol)在 DMF (40 mL)内的溶液中加入叠氮化钠(2.6 g， 40.00 mmol)，并且将该 反应混合物在80。C搅拌18小时。将溶剂减压蒸发，用水(100 mL)稀释， 并且用乙酸乙酯(3 x 75 mL)萃取3次，将其依次用H2O(100 mL)和盐水 (100mL)洗涤，最后用MgS04干燥。将溶剂真空除去，获得了 2.2 g 13， 为棕色油状物(76 %产率)。^ NMR (CDC13, 400 MHz) 3: 4.21 - 4.27 (m， 1H), 4.02 (dd, J=6.4， 8.4Hz， 1H), 3.74 (dd, J:6.0, 8.4 Hz， 1H)， 3.36 (dd, /=4.8, 12.8 Hz， 1H), 3,26 (dd， 《/=5.6， 12.8 Hz, 1H), 1.43 (s， 3H), 1.33 (s, 3H)。
4-甲基苯磺酸3-叠氮基-2-羟基丙基酯(14):将4-(叠氮基甲基)-2，2-二甲基-l，3-二氧杂环戊烷13 (2.2 g, 13.99 mmol)溶解在甲醇(25 mL) 中。在0。C向该溶液中加入HC1在乙醚中的溶液(2M, 5mL)。将该混 合物在室温搅拌过夜，然后减压浓缩，获得了浅黄色油状物，其不用 纯化直接用于下一步骤。干燥0.5小时后，将残余物溶解在CH2C12(30 mL)中,依次用Bu2SnO (0.071 mg, 0.3 mmol)、 TsCl (2.86 g， 15.0 mmol) 和TEA(2.2mL， 16mmol)处理。在室温搅拌3小时后，加入水(30mL), 并且分离出有机层。将水层用CH2C12 (2x50mL)萃取，并且将有机层 依次用H20 (50 mL)和盐水(50 mL)洗涤，并且用MgS04干燥。将溶剂 真空除去，并且在硅胶上纯化残余物，使用33% EtOAc/己烷作为洗脱 剂，获得了 1.86g 14(48%产率)，为澄清无色油状物。'HNMR(CDCl3， 400 MHz) 5: 7.77 (d, 8.0 Hz, 2H), 7.34 (d， /=8.0Hz, 2H)， 3.96 —4.09 (m, 3H), 3.31 - 3.40 (m， 2H), 2.43 (s, 3H)。质谱(lo-res):C10H13N3O4S的计算值271.06;实测值294.1 (M + Na+)。
乙酸l-叠氮基-3-(曱苯磺酰基氧基)丙-2-基酯(15):将4-曱基苯磺酸 3-叠氮基-2-羟基丙基酯14 (1.83 g， 6.70 mmol)溶解在CH2C12 (15 mL) 中，并且在室温用TEA (1.4 mL, 10.00 mmol)、催化量的DMAP和乙 酸酐(0.95mL, 10.00 mmol)处理。搅拌1小时后，将二氧化硅加到该反 应混合物中，将溶剂蒸发，并且在硅胶上纯化残余物，使用50%EtOAc/ 己烷作为洗脱剂，获得了 2.07gof 15(98.8%产率)，为浓厚澄清无色油 状物。H醒R(CDCl3, 400 MHz) 5: 7.79 (d, /=8.4Hz， 2H), 7,37 (d， /=8.0Hz， 2H), 5,02 —5.07 (m， 1H)， 4.09 —4.21 (m， 2H), 3.43 — 3.53 (m， 2H), 2.46 (s, 3H)， 2.05 (s， 3H)。质谱(lo-res): C12H15N305S的计 算值313.07;实测值314.1 (M + H+)。
乙酸l-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)-3-(曱 苯磺酰基氧基)丙-2-基酯(16):将2-硝基-l-(丙-2-炔基)-lH-咪唑10 (0.2 g, 1.32 mmol)与乙酸l-叠氮基-3-(甲苯磺酰基氧基)丙-2-基酯15 (0.41 g, 1.32 mmol)在60。C加热过夜。通过硅胶色谱纯化残余物 (MeOH/CH2Cl2, 1:10)，获得了 16。
乙酸l-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)-3-(曱 苯磺酰基氧基)丙-2-基酯(16):在室温向2-硝基-l-(丙-2-炔基)-lH-咪唑 (0.2 gm, 1.32 mmol)和乙酸l-叠氮基-3-(曱笨磺酰基氧基)丙-2-基酯(0.41 gm, 1.32 mmol)在THF (2.5 mL)内的溶液中加入CuI (0.025 gm, 0.132 mmol)和DIPEA (0.3 mL， 1.46 mmol)。在室温将该反应混合物撹拌过 夜后，加入二氧化硅，将溶剂减压蒸发，并且通过硅胶色谱纯化 (MeOH/CH2Cl2 ， 1/10),获得了乙酸l-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱 基)-lH-1,2,3-三唑-1-基)-3-(曱苯磺酰基氧基)丙-2-基酯(0.5 gm, 81%)， 为白色固体。iHNMR(CDCl3, 400 MHz) 5: 7.76 —7.78 (m, 3H)， 7.35 - 7.39 (m, 3H), 7.15 (br, 1H), 5.68 (d, 5.6 Hz， 2H)， 5.27 - 5.32 (m, 1H), 4.56 —4.67 (m, 2H), 4.19 (dd， /=4.0， 11.2 Hz, 1H), 4.08 (dd， ■/= 4.0, 11.2 Hz, 1H), 2.46 (s， 3H)， 1.97 (s, 3H);质谱(lo-res): C18H2()N607S的计算值464.11;实测值465.1 (M + H十)。1 -叠氮基-3-氟丙-2-醇(17):将氟曱基环氧乙烷(Epifluorohydrin) (13.15 mmol)溶解在乙醇(10 ml)和水(10 ml)的混合物中。加入氯化铵 (23.6 mmol),然后加入叠氮化钠(21.91 mmol)。将所得溶液在50°C搅 拌过夜。真空除去乙醇。将该混合物用乙酸乙酯(2x50ml萃取)。然后 将有机层浓缩，并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂， 获得了 740 mg17,为澄清无色油状物。力NMR光谱与公开的结果一 致。
l-氟-3-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)丙-2-醇 (3):向瓶中加入氟叠氮化物17 (690 mg, 5.79 mmol)和1-丙炔基-2-硝 基咪唑(876 mg， 5.79mmo1)。向该烧瓶中加入THF (3 mL)、 t-BuOH (3 mL)、水(3mL)、 CuS04 (185 mg， 1.16 mmol)和抗坏血酸钠(1.15 g， 5.79 mmol)。 16小时后，将该混合物倒入EtOAc内，并且用NH4OH洗涤。 合并有机相，然后在硅胶柱上纯化产物，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂。 之后通过使用EtOAc:Hex重结晶来进一步纯化产物，获得了 65 mg (4% 产率)浅黄色晶体。^NMR(DMSO-d6, 400 MHz)， S: 4.04 (1H, brd, /=20.4Hz)， 4.20-4.47 (4H, m)， 5.53 (1H, brs), 5.66 (2H， s), 7.16， (1H， s), 7.68 (1H， s), 8.05 (1H， s)。
l-氟-3-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)甲基)-lH-l，2，3-三唑-l-基)丙-2-醇 (3):向瓶中加入氟叠氮化物17 (5.79 mmol)和1-丙炔基-2-硝基咪唑(5.79 mmol)。将该溶液在60°C加热过夜。然后在硅"交柱上纯化产物，使用 EtOAc:Hex作为洗脱剂.之后通过使用EtOAc:Hex重结晶来进一步纯 化产物，获得了浅黄色晶体。
制备化合物5和21:叠氮基乙醇'n"、n^^
"20
BAST, DCM
02n h n-n。
5
2-溴-N-(丙-2-炔基)乙酰胺(18):在0。C经由1小时向含有2-溴乙酰 淡(10g, 49.5 mmol)、 TEA(5.01g, 49.5 mmol)和DCM (20 mL)的圓底 烧瓶内滴加炔丙基胺(2.73 g， 49.5mmol)在DCM(10mL)中的溶液。将 该反应在室温搅拌过夜。将该反应倒入水(20 mL)内，并且用饱和 NaHC03(lx 20mL)洗涤。将有机层用IN HC1 (1 x 20 mL)洗涤。将有 机层浓缩至干，并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂， 获得了 2.44 g (28%产率)18，为浅橙色固体。^ NMR (CDC13， 400 MHz)， S: 2.25 (1H, s)， 3.84 (2H, s)， 4.05 (2H， s), 6.82 (1H, br s)。 质谱(lo-res):的计算值C5H6BrNO: 174.96;实测值176.00, 178.00 (M+H)。
2-(2-硝基-1 H-咪唑-1 -基)-N-(丙-2-炔基)乙酰胺(19):向圓底烧瓶中 加入在DMF (10 mL)在的炔烃18 (1.56 g， 8.84 mmol)、 2-硝基咪哇10 (1 g, 8.84 mmol)和K2C03 (1.22 g， 8.84 mmol)。将该反应4觉拌过夜。将 该反应用水(IOO mL)稀释，过滤出所得沉淀(1.2 g),并且用水(2 x 40 mL) 洗涤。将水层萃取到EtOAc内。将有机层浓缩至干，并且与沉淀合并。 在硅胶筒上纯化产物，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂，获得了 19,为白 色固体(324 mg， 18%)。质谱(lo-res): C8H8N403的计算值208.06;实 测值209.10 (M+H)。
N-((l-(2-羟基乙基)-lH-l,2,3-三唑-4-基)曱基)-2-(2-硝基-lH-咪唑 -1-基)乙酰胺(20):向瓶中加入炔烃(375 mg, 1.8 mmol)和叠氮基乙醇 (157 mg, 1.8mmo1)。向该瓶中加入THF (5 mL)、 DIPEA (345 ^L， 1.98
Ts20, TEA, DCM
02n h ，-n、
" 。21
-OTs
。 炔丙基胺,
O
2-硝基咪唑, K2C03, DMFmmol)和碘化铜(34.3 mg，0.18 mmol)。几小时后，加入抗坏血酸钠(50 mg) 以促使反应完全。然后在硅胶柱上纯化产物，使用EtOAc:Hex作为洗 脱剂。之后通过使用EtOAc:Hex重结晶来进一步纯化产物，获得了 300 mg(56。/。产率)20，为固体。
N-((l-(2-羟基乙基)-lH-l,2,3-三唑-4-基)曱基)-2-(2-硝基-lH-咪唑 -1-基)乙酰胺(20):向瓶中加入炔烃(375 mg， 1.8 mmol)和叠氮基乙醇 (157 mg， 1.8 mmol)。将该溶液在60。C加热过夜。然后在硅月交柱上纯 化产物，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂。之后通过使用EtOAc:Hex重结 晶来进一步纯化产物，获得了20，为固体。
4-甲基苯磺酸2-(l((2-(2-硝基-lH-咪唑-l-基)乙酰氨基)曱 基)-lH-l，2,3-三唑-l-基)乙基酯(21):向圆底烧瓶中加入醇20 (106 mg, 0.359 mmol)、 TEA (36.3 mg, 0.359 mmol)和DCM (10 mL)。 一次性加 入Ts20(117mg, 0.359 mmol)。将该反应在室温搅拌4小时。然后将 该反应浓缩至干，并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂， 获得了 55mg(34o/o产率)21,为白色固体。质谱(lo-res): C17H19N706S 的计算值449.11;实测值450.1 (M+H)。
N-((l-(2画氟乙基)-lH-l,2,3匿三唑-4-基)甲基)-2-(2-竭基-lH-咪唑-l匿 基)乙酰胺(5):在0。C向含有在DCM (5 mL)中的醇20 (20 mg, 0.07 mmol) 的圆底烧瓶中加入BAST (20.3 mg, 0.126 mmol)。将该反应在0。C搅拌 1小时。将该反应真空浓缩，并且在硅胶柱上纯化，使用EtOAc:Hex 作为洗脱剂，获得了 5,为澄清无色油状物。02N
4- 曱基苯磺酸2-苯基-l,3-二氧杂环己烷-5-基酯向2升圓底烧瓶 中加入2-苯基-l,3-二氧杂环己烷-5-醇(50g， 277 mmol)、三乙胺(42.1 g， 416mmol)、 DMAP (3.39 g， 27.7 mmol)和二氯曱烷(l L)。将该反应冷 却至0。C。向该溶液中加入甲苯石黄酰氯(58.2 g, 305 mmol),并且将该 反应在室温搅拌过夜。将该反应倒入水(800 mL)内，并且萃取到DCM 内。合并有机层，并且浓缩至干。将粗产物混合物从EtOAc:Hex中重 结晶，获得了 8 8 g (96%产率)，为白色固体。1H NMR (CDC13 ， 400 MHz)， 5: 2.44 (3H, s)， 4.09 (2H, dd, /= 13.6， 2 Hz), 4.27 (2H， dd, /= 13.6, 1.6 Hz)， 4.51 (2H,假t, J-1.6Hz)， 7.33-7.36 (5H, m), 7.44-7.45 (2H, m)， 7.85 (2H， 8.39 Hz)。质谱(lo-res): C17H1805S的计算值334.09; 实测值335,1 (M+H)。
5- 叠氮基-2-苯基-l，3-二氧杂环己烷(22):向11^圆底烧瓶中加入4-曱基苯磺酸2-苯基-1,3-二氧杂环己烷-5-基酯(40 g, 120 mmol)和DMF (500 mL)。加入NaN3(31.3 g， 478 mmol)在水(150 mL)中的溶液。将该 反应在105。C搅拌2天。然后将该反应浓缩至千。将固体溶解在水(700 mL)中，并且萃取到EtOAc (3 x 500 mL)内。将合并的有机层用水(5 x ) 洗涤，并且蒸发至干，获得了橙色固体。然后将材料从己烷中重结晶， 获得了 20.7 g (84%产率)22,为浅棕色固体。！H NMR (CDC13, 400 MHz)， 5: 3.67 (2H,假t, /= 11.59 Hz)， 3.78-3.88 (1H, m), 4.36-4.04 (2H, m)， 7,36-7.39 (3H, m), 7.45-7.47 (2H, m)。质谱(lo-res): doHuIvbC^的计算值205.09;实测值178.1 (M+H-N2)。
2-叠氮基丙-l，3-二醇(23):向含有在Et20 (294 mL)中的22 (21.7 g, 106 mmol)的1L圆底烧瓶中加入浓HC1 (126 mL)。将该反应在室温搅 拌过夜。然后将产物在硅胶上真空浓缩，并且使用EtOAc:Hex作为洗 脱剂(2。o/oEtOAc至100Q/。EtOAc)来纯化,获得了 10.5 g (84%产率)23， 为黄色/琥珀色油状物。lHNMR(CDCl3, 400 MHz)， 5: 1.94 (2H, brs)， 3.63-3.68 (1H, m)， 3.75-3.86 (4H， m)。
乙酸2-叠氮基-3-羟基丙基酯(24):将2-叠氮基丙-l,3-二醇23 (10.46 g， 89.3 mmol)溶解在CH2Cl2 (450 mL)中，并且在室温用催化量的对甲 苯石黄酸一水合物(340 mg, 1.8 mmol)和原乙酸三乙酯(24.4 mL, 134 mmol) 处理1小时。原酸酯形成完全后，向该混合物中加入化学计算量的水(2.4 mL， 134 mmol)。然后将该混合物搅拌40分钟，之后真空浓缩。将残 余物在硅胶筒上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂(5。/。EtOAc至100% EtOAc)，获得了 8.14 g (57%产率)24，为澄清无色油状物。力NMR (CDC13， 400MHz)， S: 2.45 (1H, brs), 2.12 (3H， s)， 3.63-3.78 (3H, m)， 4.20-4.30 (2H， m)。
乙酸3-羟基-2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l，2，3-三唑-l-基) 丙基酯(25):将含有化合物24 (500 mg, 3.14 mmol)和l-丙炔基-2-硝基 咪唑(475 mg, 3.14mmol)的瓶在60。C加热过夜。将所得固体在硅胶筒 上纯化，使用EtOAc:Hex作为洗脱剂，获得了 504 mg (52%产率)，为 白色固体。
乙酸3-羟基-2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2,3-三唑-l-基) 丙基酯(25):向含有在/-BuOH:THF:H2O(120mL, l:l:l)中的化合物24 (5.5 g， 34.9 mmol)的瓶中加入CuS04'5H20 (435 mg， 1.75 mmol)、抗坏 血酸钠(691 mg, 3.49 mmol)和1-丙炔基-2-硝基咪哇(5.27 g, 34.9 mmol)， 并且将该反应在室温搅拌过夜。然后将该反应在二氧化硅上蒸发至干。 将所得固体在硅胶筒上纯化，依次使用50% EtOAc:Hex和10% MeOH:DCM作为洗脱剂，获得了 9.17 g (90%产率)粘稠黄色油状物。巾 NMR(CDC13, 400 MHz), 5: 2.06 (3H, s), 4.11-4.13 (2H， m)， 4.47-4.59 (2H, m)， 4.81-4.84 (1H, m), 5.72 (2H, s), 7,17 (1H, d, /=1.12Hz)， 7.38 (1H， d， 1.12 Hz), 7.88 (1H, s)。质谱(lo-res): CuH4即5的 计算值310.10;实测值311.10 (M+H)。(乙酸2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)甲基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)-3-(2画 硝基苯基磺酰基氧基)丙基酯)26:在0。C向含有在DCM (200 mL)中的 25 (9.17 g， 29.6 mmol)的圆底烧瓶中加入TEA (8.3 mL, 59.2 mmol)和 4A分子筛(2g)。将该反应搅拌l小时。加入2-硝基苯磺酰氯(7.87 g, 35.5mmol)，并且让该反应温热至室温。将该反应在室温搅拌2小时。 将该反应真空浓缩到硅"交上，并且在硅胶柱上纯化，使用MeOH:DCM (2% MeOH:DCM to 10% MeOH:DCM)作为洗脱剂，获得了 9.74 g浅黄 色固体。通过使用EtOAc:Hex重结晶来进一步纯化该产物，获得了 4.5 g (30.5%产率)白色固体。HNMR(CDCl3， 400 MHz), 5: 2.06 (3H, s), 4.54 (2H, d, J^5.6Hz), 4.75 (2H, dt， /= 11.2， 6.80), 5.12-5.16 (1H， m)， 5.68 (2H， d, /^3.20)， 7.17 (1H， d， /= 0.8 Hz)， 7.33 (1H， d, J^1.12Hz)， 7.75-7.87 (4H， m), 8.09 (1H， dd, /=7.59， 1.2 Hz)。 质谱(lo-res): C17H17N709S的计算值:495.08;实测值496.10 (M+H)。
苯曱酸2-叠氮基-3-羟基丙基酯(27):将纯净的23 (1.48 g， 12,65 mmol)溶解在CH2C12 (127 mL)中，并且在室温用在CH2C12中的催化量 的对曱苯磺酸一水合物(0.048 g, 20 pmol)和(三甲氧基曱基)苯(3.26 mL, 18.98 mmol)处理1小时。原酸酯形成完全后，向该混合物中加入 化学计算量的水(340 pL， 18.98 mmol)。将该混合物搅拌40分钟，并 且真空浓缩。通过硅胶柱快速色谱纯化残余物，使用25y。EtOAc/己烷 洗脱，获得了 2.6g单酰化产物27 (93%产率)，为澄清无色油状物。^ NMR(CDC13， 400 MHz) 5: 8.03 - 8.06 (m, 2H)， 7.58 (tt, /= 1.6， 2.0， 1.6 1H), 7.43 — 7,47 (m, 2H), 4.54 (dd, /= 4.4, 12.0 Hz， 1H)， 4.46 (dd， /=6.8， 12.0 Hz， 1H)， 3.85 —3.91 (m， 1H), 3.80 (dd, J= 4.8, 11,6 Hz， 1H)， 3.73 (dd， J^6.0， 11.6 Hz， 1H)。苯甲酸2-叠氮基-3-氟丙基酯(28):将化合物27(9g， 40.72 mmol) 溶解在CH2Cl2(70mL)t，在室温滴加BAST (3.75 mL, 20.36 mmol)。 搅拌1小时后，在室温再滴加3.75 mL (20.36 mmol) BAST。再搅拌1 小时后，在室温再滴加3.75 mL (20.36 mmol) BAST,并且将该反应混 合物搅拌12小时。将该反应混合物用饱和NaHC03处理，将有机层依 次用H20和盐水洗涤，并且用MgS04干燥，真空除去溶剂。在硅胶上 纯化残余物，使用25%乙醚己烷作为洗脱剂，获得了 3.24g(37。/o产率) 28，为澄清无色油状物。还回收到了 5g27。力NMR(CDCl3， 400 MHz) 5: 8.04 — 8.07 (m, 2H)， 7.60 (tt, /= 1,6， 2.0, 1.6 1H)， 7.45 — 7.49 (m, 2H)， 4.62 - 4.70 (m， 1H)， 4.52-4.57 (m, 2H)， 4.42-4.46 (m， 1H)， 3.98 —4.08 (m, 1H), 3.73 (dd, /=6.0, 11.6 Hz， 1H)。
2- 叠氮基-3-氟丙-l-醇(29):将化合物28 (1.63 g, 7.30 mmol)溶解 在甲醇(15 mL)中，并且在室温用NaOMe (0.8 g, 14.8 mmol)处理。搅 拌1小时后，向该反应混合物中加入二氧化硅，并且将溶剂蒸发，在 硅胶上纯化，使用50。/oEtOAc/己烷作为洗脱剂，获得了 0.828 g 29 (95% 产率)，为澄清无色油状物。力NMR(CDCl3, 400 MHz) 5: 4.59-4.68 (m， 1H), 4.47-4.56 (m, 1H), 3.68 - 3.84 (m, 3H)。
3- 氟-2-(4-((2-硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2,3-三唑-l-基)丙-l-醇 (1):向瓶中加入炔烃10(1.9g， 12.6 mmol)和29 (1.5 g, 12.6 mmol)。 将该溶液在60°C加热过夜。然后在石圭力交柱上纯化产物，卩吏用10% MeOH:CH2Cl2作为洗脱剂。之后通过使用EtOAc:Hex重结晶来进一步 纯化产物，获得了 1,为固体。
3-氟画2-(4-((2画硝基-lH-咪唑-l-基)曱基)-lH-l,2，3-三唑-l-基)丙-l陽醇 (1):将10 (1.9 g， 12.6 mmol)和29 (1.5 g, 12.6 mmol)在/-BuOH:THF:H20 (22.5 mL, l:l:l)中的溶液用CuSO4'5H2O(0.31 g， 1.26 mmol)和抗坏血 酸钠(0.5 g, 2.52mmol)处理，并且在室温搅拌l小时。真空除去有机 溶剂，将残余物溶解在CH2C12中，依次用H20和盐水洗涤，用MgS04 干燥。然后将溶剂真空浓缩，并且在硅胶上纯化残余物，使用10% MeOH:CH2Cl2作为溶剂，获得了 1 (3.00 g, 88%),为白色固体。通过 从EtOAc/己烷中重结晶进一步纯化产物。〗H NMR ((CD3)2CO， 400 MHz) 5: 8.15 (s, 1H)， 7.57 (d， hl.2Hz, 1H)， 7.11 (d, /=1.2Hz, 1H), 5.79 (s， 2H), 4.87 — 5.05 (m， 2H), 4.82 (dd， J-4.0， 10.0 Hz, 1H)，4.17 —4.45 (m， 1H), 4.03 (t, /=5.6Hz， 2H). "C NMR ((CD3)2CO, 100 MHz) 5: 141.8, 127.9， 127.1, 123.5， 83.0, 81.3, 63.0 (d， </= 18.69 Hz, 1C), 60.5 (d, J= 6.73 Hz, IC)， 5: 44.8;9F NMR ((CD3)2CO, 376 MHz) 230.2 (ddd, J= 19.18, 19.55， 21.60 Hz, IF);质"i普(lo陽res): C9HnFN603的计算值270.09;实测值271.1 (M+H)。-标记的低氧示踪剂的放射性标记方法的描述制备用于放射 性标记的[F-18]氟化物的 一般方法
反应是在wp/ora i 7V化学模块中进行，该模块是通过使用 GINA-Star软件的计算机控制的。氟离子制备将在回旋加速器靶中产生的[F-18]氟离子的水 溶液递送到位于化学模块上的阴离子交换树脂筒上并且在其上捕获。 然后用石灰酸钾(3 mg)在水(0.4 mL)中的溶液将F-18洗脱到反应容器内。 将Kryptofb^222 (20 mg)溶解在乙腈(1 mL)中，然后加到反应容器中。
将该溶液浓缩至干以除去乙腈和水(70-95。C,在减压(250毫巴)和 氩气流下)，获得了较干燥、高度活化形式的[F-18]氟离子。
关于[F-18]8的方文射性标记反应
将前体12 (20 lumol)在乙腈(0.9 mL)中的溶液加到干燥的[F-18]氟 离子中。将该混合物在大约110。C加热10分钟，以容许与[F-18]氟离
子反应。
反应混合物的纯化和无菌过滤将[F-18]-标记的示踪剂粗产物溶液 转移到样本循环(1.5 mL)中，然后注射到半制备HPLC柱(Ex. ACE C18， 5AQ， 250 x 10 mm, 10%乙醇/10。/o水(v/v)， 4.0mL/min)上。
给e^/ora 7 AM匕学模块装配上UV和Geiger Mueller (GM)检测器。 从柱上收集产物，通过流通放射性和UV(254 nm)检测器来监测。
在所述洗脱条件下，[F-18]8的保留时间是大约8-10分钟。让含有 [F-18]-标记的示踪剂的级份流过无菌过滤器(0.22 pm)，并且收集到无 菌瓶内。所收集的药物的体积一般是8-10mL。
关于[F-18]8的》文射性标记反应<formula>formula see original document page 42</formula>
放射性化学物质产率2.05%校正的衰变 放射性化学物质纯度100%
1印
关于[F-18]3的》文射性标记反应
将前体16 (15 ± 5 mg, 20-40 pmol)溶解在乙腈(0.5 mL)和t-BuOH (0.5 mL)的混合物中的溶液加到含有无水[F-18]氟化物的反应容器中。 将容器在125 ± 15。C加热7.5 ± 2.5分钟，以诱导邻硝基苯磺酸酯离去 基团被[F-18]氟化物置换。
冷却并且将乙腈和叔丁醇蒸发后，加入盐酸水溶液(1.0N， 0.8 mL), 并且将该混合物在110 士 5。C加热7.5 ± 2.5分钟。这水解了乙酸酯基团， 将其转化成羟基。该水解反应导致形成[F-18]3粗产物。将该反应混合 物冷却，并且通过加入乙酸钠(2.0M, 0.4mL)来中和。
反应混合物的纯化和无菌过滤将[F-18]-标记的示踪剂粗产物溶液 转移到样本循环(1.5 mL)中，然后注射到半制备HPLC柱(Ex. Synergi, 250 x 10 mm, 5%乙醇/95。/o水(v/v)， 5.0mL/min)上。
给exp/ora / AM匕学模块装配上UV和Geiger Mueller (GM)检测器。 从柱上收集产物，通过流通放射性和UV (254 nm)检测器来监测。
在所述洗脱条件下，[F-18]3的保留时间是大约8-10分钟。让含有 [F-18]-标记的示踪剂的级份流过无菌过滤器(0.22 pm)，并且收集到无 菌瓶内。所收集的药物的体积一般是8-10mL。02N
16
02N
Ki8p, K222, K2CO3 CH3CN, 110°C, 10 min
02N
\=/ T 、 N
"Ac
-OTs
,OAc
18c
aq. HCI, 105°C,5 min
,OAc
02N
、
3
18F
'OH
-181:
放射性化学物质产率38.42%校正的衰变 放射性化学物质纯度100%
关于[F-18]5的》文射性标记反应
将前体21 (15 ± 5 mg， 20-40 pmol)溶解在乙腈(0.5 mL)和t-BuOH (0.5 mL)的混合物中的溶液加到含有无水[F-18]氟化物的反应容器中。 将容器在125 ± 15。C加热7.5 士 2,5分钟，以诱导邻硝基苯磺酸酯离去 基团被[F-18]氟化物置换。
反应混合物的纯化和无菌过滤将[F-18]-标记的示踪剂粗产物溶液 转移到样本循环(1.5mL)中，然后注射到半制备HPLC柱(Ex. Synergi， 250 x 10 mm, 8Q/o乙醇在21mM: 92%磷酸盐緩冲液(v/v)中，4 mL/min) 上。
给AAM匕学模块装配上UV和Geiger Mueller (GM)检测器。 从柱上收集产物，通过流通放射性和UV (254 nm)检测器来监测。
在所述洗脱条件下，[F-18]5的保留时间是大约7-9分钟。让含有 [F-18]-标记的示踪剂的级份流过无菌过滤器(0.22 pm)，并且收集到无 菌瓶内。所收集的药物的体积一般是8-10mL。
B^/^N、 K"F,K222,K2C。3 。2N H N气
NjJ 、TsCH3CN,跳10 min , AlN^^/N-
21
O 18F
放射性化学物质产率12.140/。校正的衰变 放射性化学物质纯度40% 关于[F-18]1的放射性标记反应将前体26 (15 ± 5 mg， 20-40 iumol)溶解在乙腈(0.5 mL)和t-BuOH (0.5 mL)的混合物中的溶液加到含有无水[F-18]氟化物的反应容器中。 将容器在125 ± 15。C加热7.5 ± 2,5分钟，以诱导邻硝基苯磺酸酯离去 基团被[F-18]氟化物置换。
冷却并且将乙腈和叔丁醇蒸发后，加入盐酸水溶液(1.0N，0.8 mL)， 并且将该混合物在110士5。C加热7.5 士2.5分钟。这水解了乙酸酯基团， 将其转化成羟基。该水解反应导致形成[F-18]1粗产物。将该反应混合 物冷却，并且通过加入乙酸钠(2.0 M, 0.4mL)来中和。
反应混合物的纯化和无菌过滤将含有[F-18]1粗产物的反应混合 物流过氧化铝sep-pak lite (以除去未反应的[F-18]氟化物)，然后转移到 HPLC样本循环中。使用半制备HPLC柱(Waters ACE AQ反相半制备 柱(250 xl0mm), p/n ACE-126-2510, 250 x 10 mm， 5%乙醇在21 mM 95%磷酸盐缓沖液中的混合物，5.0mL/min),经由色谦分离来纯化反应 粗产物。使用UV(254 nm)监测柱洗脱液，并且系列连接上放射检测器。
给A7V化学模块装配上UV和Geiger Mueller (GM)检测器。 从柱上收集产物，通过流通放射性和UV(254 nm)检测器来监测。在所 述洗脱条件下，[F-18]1的保留时间是大约17±5分钟。给无菌空收集 瓶预加载5-10 mL含有1-6%乙醇、75 mg/mL抗坏血酸和95% 21 mM 磷酸盐的无菌稀释液。将从HPLC纯化柱上洗脱下来的纯化的[F-18]1 级份经由0.2 nm无菌过滤器加工到预加载的收集瓶中。基于有关总放 射性的加工分析，加入足量的抗坏血酸和无菌稀释液以将抗坏血酸浓 度调节至5% (50 mg/mL),以及将放射性浓度调节至不超过30 mCi/mL。
<formula>formula see original document page 44</formula>
放射性化学物质产率34%校正的衰变 放射性化学物质纯度100%用于[F陽18]1的另一放射性标记反应
将放射性[F-18]氟化物转移到含有0.5 mL K222/K2C03溶液(660 mg K222和210 mg &2(^03在9 mL MeCN和9 mL H20中的溶液)的3 mL V-瓶中。将[F-18]氟化物3 x 1 mLMeCN在氩气下共沸干燥。将前体26 (16 ± 5 mg， 20-40 )imol)溶解在乙腈(l.O mL)中的溶液加到含有无水 [F-18]氟化物的反应容器中。将该容器在95 ± 5。C加热7.5 ± 2,5分钟以 诱导邻硝基苯磺酸酯离去基团被[F-18]氟化物置换。
冷却并且将乙腈蒸发至大约0.1 mL后，加入NaOH水溶液(0，05 N, 2.0 mL),并且将该混合物在60 ± 5。C加热3 ± 1分钟。这水解了乙酸 酯基团，将其转化成羟基。该水解反应导致形成[F-18]1粗产物。
反应混合物的纯化和无菌过滤使用半制备HPLC柱(Phenomenex Luna反相半制备柱(250 x 10 mm， 10ju)， 6%乙醇，5.0 mL/min)，经由 色谱分离来纯化反应粗产物。使用UV(254 nm)监测柱洗脱液，并且系 列连接上放射检测器。
给exp/ora⑧A7V化学模块装配上UV和Geiger Mueller (GM)检测器。 从柱上收集产物，通过流通放射性和UV(254nm)检测器来监测。在所 述洗脱条件下，[F-18]1的保留时间是大约17士5分钟。给无菌空收集 瓶预加载5-10 mL含有1-6%乙醇、75 mg/mL抗坏血酸和95% 21 mM 磷酸盐的无菌稀释液。将从HPLC纯化柱上洗脱下来的纯化的[F-18]1 级份经由0.2 pm无菌过滤器加工到预加载的收集瓶中。基于有关总放 射性的加工分析，加入足量的抗坏血酸和无菌稀释液以将抗坏血酸浓 度调节至5% (50 mg/mL),以及将放射性浓度调节至不超过30 mCi/mL。
放射性化学物质产率34%校正的衰变 放射性化学物质純度100%HX系列的生物数据 动物实验
1) HX4的生物分布和生物稳定性 1A:在小鼠中的实验
方法将化合物1溶解在DMSO中以获得100 mM贮备液。然后 将该贮备液用含有3% Solutol的1 x PBS稀释。在isofluomne麻醉下将 200 jal 5 mM化合物1溶液注射到小鼠动物的尾静脉内。体内摄取是2 个小时。
在30、 60、 90和120分钟收集血样和尿样。立即将样本置于冰上 以防止化合物降解。在120分钟完成血样和尿样的收集后，通过颈推 错位杀死小鼠。在30-40分钟内以下列顺序收获下述全器官下GI, 上GI,脾，胰腺，膀胱，肝，心脏，肾，肺，约0.3克来自两条腿的 肌肉，约0.4克在背部的皮肤，整个脑以及约0.4克在腹部内的脂肪。
向样本中加入一定比例量的裂解緩沖液(约5 ml/克组织)，然后使 用动力匀化器将组织匀化。将50 juL裂解緩冲液加到血样和尿样中， 然后短暂涡旋。将200 pl器官匀化物样本置于1.5mlEppendorf管内。 将所有样本在100。C加热2分钟以将蛋白变性，然后在冰上放置15分 钟。之后向器官样本中加入40 |al甲酸，以及向血样和尿样中加入20 曱酸。将所有管涡旋以完成样本与曱酸的完全混合。之后将样本在冰 上放置15分钟，然后在4。C以13000 rpm离心15分钟。将30 |ul上清 液转移到HPLC瓶中用于MSD分析。
使用上述有关组织裂解液处理的相同方法制备具有宽范围化合物 l浓度的标准曲线。首先在标准曲线中鉴定该化合物的相应峰。测定峰 的面积，并且转化成标准相关曲线，以用于评估化合物1在样本中的 浓度。化合物在每一样本中的量以。/。注射剂量/克组织(。/。ID/g组织)表 示。
1B:在大鼠中的实验
方法:如上所述制备化合物1溶液。在isofluorane麻醉下将1 ml 10 mM 化合物1溶液静脉内注射(尾静脉)到大鼠内。在注射后15、 30、 60、 90和120分钟收集血样和尿样。样本处理和LC/MS测量与1A中描述的小鼠样本相同。 结果
小鼠数据(图1):
在小鼠中，化合物1的血液水平在30分钟时为4.1 %ID/g,在120 分钟时降至0.59%。血液清除和尿排泄很快，因为在尿中高的。/。ID/g以 及在血液中低的o/。ID/g (在30分钟在尿中是95.6 %ID/g，在30分钟在 血液中是4.1 %ID/g)。尿排泄指数(在120分钟的平均尿。/。ID/g除以血 液o/。ID/g)是88.69。化合物1在膀胱和GI系统中的水平低。 大鼠数据(图2):
在大鼠中，在30分钟和120分钟，化合物1的血液水平分别是0.67 和0.15 %ID/g。在30分钟的尿水平是5.3 %ID/g。尿排泄指数(在120 分钟的平均尿Q/oID/g除以血液y。ID/g)是36.62。因此，化合物在大鼠中 的尿排泄和血液清除很快，因为在尿中高的。/oID/g以及在血液中低的 %ID/g。
2) HX4在人正常细胞系和癌细胞系中的细胞毒性分析
方法:该分析是基于活细胞将3-[4,5-二曱基噻唑-2-基]-2，5-二苯基 四唑错溴化物还原成有颜色的曱腊晶体的能力。对于该实验，选择 Lsl74T人结肠直肠腺癌、A172人脑成胶质细胞瘤、MRC5人正常肺成 纤维细胞和ALM12小鼠正常肝细胞系。将细胞与不同浓度的化合物1 (0、 100、 500、 1000、 5000、 10000 nM)培养24小时，然后与3-[4，5-二甲基噻唑-2-基]-2,5-二苯基四唑錄溴化物培养1小时。将细胞裂解， 并且将甲腊晶体用2-丙醇溶解1小时，并且测定所得有色2-丙醇的光 密度。基于光密度计算存活细胞的百分比。
结果在所有这四种细胞系(正常细胞系和癌细胞系)中，在统计学 上，用不能浓度化合物处理的活细胞的数目与未处理的对照细胞没有 表现出任何差异。因此，化合物1对于正常细胞或癌细胞没有细胞毒 性(图3-5)。
成像方案(图6)
对于每一PET扫描操作期间(最高达2小时)，使用isoflurane/氧吸 入将动物麻醉。在每一PET扫描期间，将麻醉的动物放置在加热的垫 上。典型的注射体积是250 !iL,通常含有250 pCi活性。施用F18-标记的示踪剂之后，立即开始连续的动态PET扫描。
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可以 对上述实施方案做出改变。因此，应当理解，本发明不限于所公开的 具体实施方案，而是包括在如权利要求书所限定的本发明实质和范围 内的修饰。虽然本文已经提供了多个示例性实施方案、方面和变型， 但是本领域技术人员应当认识一些修饰、置换、添加和组合以及实施 方案、方面和变型的一些亚组合。本申请权利要求书在其范围内包括 所有这些修饰、置换、添加和组合以及实施方案、方面和变型的一些 亚组合。
权利要求
1.式I化合物其中X是(C1-C10)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、2、3或4个X1取代，其中一个(C1-C10)亚烷基碳原子任选被选自-CO-、-CONR’-、-NR’CO-、-NR’-、-O-和-S-的基团替代，或者其中(C1-C10)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-C8)环烷基或(C3-C8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、2、3或4个X1取代，或其组合；每个X1独立地为羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卤素；Y是下式的三唑基反式-三唑顺式-三唑Z是(C1-C10)亚烷基，其中(C1-C10)亚烷基的一个碳原子任选被选自-CO-、-CONR″、-NR″CO-、-NR″-、-O-和-S-的基团替代，并且其中所述(C1-C10)亚烷基是未取代的或者被1、2、3或4个X1取代；A是放射性元素；并且R’和R″分别独立地为H或者分别独立地选自(C1-C6)烷基、-CO(C1-C3)烷基、-CONH(C1-C3)烷基和-CO2(C1-C3)烷基。
2. 权利要求1的化合物，其中X是(CrC0亚烷基，所述亚烷基 任选被1、 2或3个羟基或者1、 2或3个-NH2或-NH(d-C4)烷基取代。
3. 权利要求 2 的化合物，其中 X 选 自-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C反式-三p坐顺式-三唑H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH2-CH(OH)-CH2-、-CH2-CH2-CH(OH)+-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
4. 权利要求1的化合物，其中X选自-CONR，-、 -(d-CO烷基conr，-、 -0^11，(€:1-(:4)烷基-和-((:1-(:4)烷基0^11，((1-(:4)烷基，其中R，是H或(CrC。烷基。
5. 权利要求l的化合物，其中X、 Z或A中的任一个包含UC。
6. 权利要求i的化合物，其中所述化合物是式ii或m化合物X是(CrQ(O亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(CrC1())亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 —NR，-、 -O-和—S-的基团替代，或者其 中(CrQo)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(CVC8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xl又代，或其组合；每个X"独立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基或卣素；Z是(C!-do)亚烷基，其中(C广do)亚烷基的一个碳原子任选被选自 -CO-、 -CONR"、 -NR"CO陽、—NR"-、 -O-和-S-的基团替代，并且其中 所述(Q-C一亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X4又代； A是放射性元素；并且R，和R〃分别独立地为H或者分别独立地选自(C广C6)烷基、-CO(Q-C3) 烷基、《€^!1((:1-(:3)烷基和-(:02((:1曙(:3)烷基。
7. 式IIb化合物其中:其中Z是(C广do)亚烷基，其中(d-do)亚烷基的一个碳原子任选被选自 —CO-、 -CONR"、 -NR"CO-、 一NR〃-、 -O-和-S-的基团替代,并且其中 所述(d-(^。)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X'取代； R"是H或者选自(C广C6)烷基、-CO(C]-C3)烷基、-C0NH(d-C3)烷基和 -C02(C广C3)烷基；每个Xi独立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卣素；并且 A是放射性元素。
8. 权利要求l-7任一项的化合物，其中Z是(C广C4)亚烷基，所述 基团任选被l、 2或3个独立地选自羟基、巯基、氨基、(d-C4)烷基、 (C!-C4)烷氧基、硫代(C广Q)烷基和卣素的基团取代。
9. 权利要求8的化合物，其中Z 选 自-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C H(OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH(CH2OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-、 -CH2-CH2-CH(OH)+-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
10. 权利要求l-9任一项的化合物，其中A是"F或uC-Me。
11. 权利要求10的化合物，其中A是"F。
12. 权利要求ll的化合物，所述化合物是下式的化合物
13.式IV化合物<formula>formula see original document page 5</formula>其中X是(d-do)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(CrC1())亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 —NR，-、 -O-和—S-的基团替代，或者其 中(CrQ。)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-C8) 环烷基或(C3-Cs)杂环烷基环，所迷环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xi取代，或其组合；r，是h或者选自(d-C6)烷基、-0)((:1-0:3)烷基、《€^!1((:1-0:3)烷基和-c02(CrC3)烷基；并且每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、(d-C4)烷基、(Q-C4)烷氧基、 硫代(d-C4)烷基和卣素。
14. 权利要求13的化合物，X是(d-C5)亚烷基，所述亚烷基是未 取代的或者被1或2个X^又代，或者其中一个(Crdo)亚烷基碳原子任 选被选自-CONR，-或-NR，CO-的基团替代，或者其中(Q-do)亚烷基的 2、 3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Q)环烷基，所述环烷 基是未取代的或者被l、 2或3个X^又代，其中X是-OH或nh2。
15. 式V化合物<formula>formula see original document page 5</formula>其中X是(d-CK))亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1取代，其中 一 个(CrC1())亚烷基碳原子任选被选自-CO-、画CONR，-、画NR，CO-、 —NR，画、-O画和-S画的基团替代，或者其 中(Crdo)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-C8) 环烷基或(CVC8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X^又代，或其组合；R，是H或者选自(C-C6)烷基、-CO(C广C3)烷基、-CONH(CrC3)烷基和 -C02(d-C3)烷基；并且每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和囟素。
16.权利要求15的化合物，其中所述化合物是下式的化合物
17.权利要求l的化合物，其中所述化合物选自<formula>formula see original document page 7</formula>其中X是(Crdo)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(C广do)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 —NR，-、 -O-和—S-的基团替代，或者其 中(Crdo)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(CVC8)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X'取代，或其组合；每个X"独立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卤素；y是下式的三唑基反式-三唑Z是(d-do)亚烷基，其中(CrQo)亚烷基的一个碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR'-、 -NR'CO-、 -NR'-、 -O-和-S-的基团替代，并且其中 所述(Q-do)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个Xl又代； A是放射性元素；并且R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(C广C6)烷基、-CCKd-G) 烷基、-(^^11((:1-(:3)烷基和-C02(d-C3)烷基；和b)通过PET检测哺乳动物的低氧细胞中保留的放射性元素的存在。
18.
19. 权利要求18的方法，其中X是(d-Q)亚烷基，所述亚烷基任 选被1、 2或3个羟基或者1、 2或3个-NH2或-NH(d-C0烷基取代。
20. 权利要求19的方法，其中X选自 —CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH( OH)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH2-CH(OH)-CH2-、 -C H2-CH2-CH(OH)-和-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
21. 权利要求18的方法，其中X选自-CONR，-、 -(CrC4)烷基conr，-、 -(^^11，((1-(:4)烷基-和-((:1-00烷基coNR，(c画Ct)烷基画，并且其中R，是H或(d-C3)烷基。<formula>formula see original document page 7</formula>或顺式-三唑
22.权利要求18的方法，其中所述化合物是式II或III化合物<formula>formula see original document page 8</formula>其中X是(Crdo)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Crdo)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、 -CONR，-、 -NR，CO-、 一NR，-、 -O-和—S-的基团替代，或者其 中(d-do)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-Cs)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个X'取代，或其组合；每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卣素；Z是(d-d。)亚烷基，其中(Crdo)亚烷基的一个碳原子任选被选自 —C0-、 -CONR"、 -NR"CO-、 一NR"-、 -0-和—S-的基团替代，并且其中 所述(CVd。)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X)取代； A是放射性元素；并且R，和R"分别独立地为H或者分别独立地选自(d-C6)烷基、-CCKd-Q) 烷基、-0€^11((:1《3)烷基和-C02(d-C3)烷基。
23. 权利要求22的方法，其中所述化合物是式II化合物。
24. 权利要求18-23任一项的方法，其中Z是(d-C4)亚烷基，所述 亚垸基任选被1、 2或3个轻基或者1、 2或3个羟基(CrC4)烷基取代。
25. 权利要求 24 的方法， 其中 Z 选 g-CH2-、 -CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-、 -CH2-CH2-CH2-CH2-、 -CH2-C H(0H)-、 -CH(OH)-CH2-、 -CH(OH)-CH2-CH2-、 -CH(CH2OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-、 -CH2-CH2-CH(OH)4。-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-。
26. 权利要求18-25任一项的方法，其中A是"F或uC-Me。
27，权利要求26的方法，其中A是"F。
28.权利要求18的方法，其中所述化合物包括下式的化合物
29. 权利要求18的方法，其中所述低氧细胞是肺瘤细胞或缺氧细胞。
30. 制备式II或III化合物或其混合物的方法<formula>formula see original document page 9</formula>其中-.X是(Crdo)亚烷基，所述亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个X1 取代，其中 一 个(Q-C10)亚烷基碳原子任选被选 自-CO-、画CONR，-、 -NR，CO画、一NR，-、画O-和-S-的基团替代，或者其 中(Crd。)亚烷基的2、3或4个相连原子形成未取代的或取代的(C3-Cs) 环烷基或(C3-Q)杂环烷基环，所述环是未取代的或者被1、 2、 3或4 个Xi取代，或其组合；每个X^虫立地选自羟基、巯基、氨基、烷基、烷氧基、硫代烷基和卣素；Z是(d-do)亚烷基，其中(C广do)亚烷基的一个碳原子任选被选自 -CO-、 -CONR"、 -NR"CO-、 —NR〃-、 -0-和—S-的基团替代，并且其中所述(Crdo)亚烷基是未取代的或者被1、 2、 3或4个乂1取代； A是方i:射性元素；并且R，和R〃分别独立地为H或者分别独立地选自(C广C6)烷基、-COCd-CO烷基、-CONH(C广C3)烷基和-C02(CrC3)烷基；所述方法包4舌a)用乙炔取代的硝基咪唑处理叠氮化物取代的化合物A'-Z-N3,其中A' 是离去基团；和b)通过用放射性标记剂置换A'来将步骤a)的产物放射性标记，以形成 式II或III化合物或其混合物，其中A是"F或"C。
31.权利要求30的化合物，其中所述化合物是下式的化合物<formula>formula see original document page 10</formula>
32. 权利要求30的方法，其中所述放射性标记剂是K"F。
33. 在有此需要的哺乳动物中治疗癌症的方法，所述方法包括给所 述哺乳动物施用治疗有效量的权利要求l-17任一项的化合物。
34. 权利要求33的方法，其中所述化合物是非放射性标记的权利 要求l-17任一项的化合物。
35. 权利要求33的方法，其中所述化合物是直肠、局部、口服、 舌下或胃肠外给药。
36. 权利要求33的方法，其中所述化合物是以约0.001至约100 mg/kg哺乳动物体重/天施用。
37. 权利要求33的方法，其中所述化合物是以约0.1至约50mg/kg 哺乳动物体重/天施用。
全文摘要
本发明涉及用于在体内检测低氧肿瘤或缺血组织的式I所示新的放射性标记的可生物还原的示踪剂。在一个实施方案中，所述示踪剂由2-硝基咪唑部分、三唑、具有药动学提高取代基的代谢稳定连接基团以及放射性同位素组成。优选的体内成像方法是正电子发射断层扫描。
文档编号C07D403/00GK101652360SQ200880011415
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月4日 优先权日2007年4月5日
发明者B·A·杜克洛斯, D·卡西, F·卡里米, H·C·帕吉特, H·C·科尔布, J·C·沃尔什, T·L·科利耶, U·B·甘加达马斯, 梁千瓦, 赵铁铭, 高志勇 申请人:美国西门子医疗解决公司