用于诊断成像的放射性标记的氨基酸的制作方法
【专利摘要】本发明涉及：适合用被18F标记的新型的化合物及相应的经18F标记的化合物本身、其它们的经19F氟化的类似物以及其它们作为参考标准的用途、制备此类化合物的方法、包含此类化合物的组合物、包含此类化合物或组合物的试剂盒以及此类化合物、组合物或试剂盒用于通过正电子发射断层造影正电子放射断层显像(PET)的诊断成像的用途。
【专利说明】用于诊断成像的放射性标记的氨基酸
【技术领域】
[0001]本发明涉及:适合用18F标记的新型的化合物及相应的经18F标记的化合物本身、它们的经19F氟化的类似物及它们作为参考标准的用途、制备18F标记的化合物的方法、制备19F氟化的类似物的方法、包含此类化合物和/或类似物的组合物、包含此类化合物和/或类似物的试剂盒以及18F标记的化合物用于诸如肿瘤的增殖性疾病的正电子发射断层造影正电子放射断层显像(PET)成像的用途。
[0002]发明背景
[0003]分子成像具有比肿瘤学、神经学和心脏病学领域的多数常规方法更早地检测疾病进展或疗效的潜力。由于其高灵敏性并且能够提供定量和动力学数据，在几种有前景的已经发展为光学成像和MRI的分子成像技术中，PET在药物开发中尤其受人关注。
[0004]例如，正电子发射同位素包括碳、碘、氟、氮和氧。这些同位素可以替代其在目标化合物中的非放射性对应物来制造示踪物，所述示踪物可发挥生物学功能并且化学上等同于用于PET成像的原分子，或者可以附着到所述对应物上来给出各自的母体效应物分子的紧密类似物。在这些同位素中，18F是最方便的标记同位素，这是由于其相对长的半衰期(110分钟)，其允许诊断性示踪物的制备以及随后的生化过程的研究。另外，其高β +产量和低β +能量(635keV)也是有利的。 [0005]18F氟化反应对18F标记的放射性药物极为重要，所述放射性药物用作靶向和可视化疾病，例如实体瘤或脑疾病的体内成像剂。使用18F标记的放射性药物的一个非常重要的技术目标是快速制备和给予该放射性化合物，这是由于18F同位素具有约110分钟的半衰期这一事实，其在一方面有利于临床应用，但在另一方面对此类化合物的制造工艺提出了挑战。
[0006]PET成像疾病的最著名的实例是2-[18F]氟脱氧葡萄糖([18F]FDG)，其为最广泛使用的 PET 放射性药物[J Nucl Med(1978), 19: 1154-1161] ο
[0007]然而，若干缺陷和伪像被归于FDG成像，并且随着FDG世界经验的增加，更多的缺陷和伪像(artifact)在持续出现。在相当比例的患者中证明肌肉、棕色脂肪组织、骨髓、泌尿道和肠中的FDG摄取发生了改变，其可以隐藏潜在的恶性灶或模拟恶性病变(Seminarsin Nuclear Medicine,迎，283 (2010))。尽管PET是检测恶性疾病的灵敏的工具，但FDG摄取不是肿瘤特异性的。其在健康组织或良性疾病中也可以作为炎症或受伤后修复被发现，并且可以被误认为是癌症。有经验的核医学医师多数可设法区分恶性和非恶性FDG摄取，但一些发现可能仍然是模糊不清的(Eur0.Radi0.，16，1054(2006))。
[0008]FDG的解释缺陷中最常见的领域与主动式骨骼肌中的摄取相关。许多良性病症可以引起FDG的高积聚，造成假阳性解释的可能性。此类缺陷包括消化道、甲状腺、骨骼肌、心肌、骨髓和泌尿生殖道中不同的生理性FDG摄取，以及治愈骨、淋巴结、关节、感染位点中的良性病理性FDG摄取，以及对感染的局部反应和无菌性炎症反应的情形。在许多情况下，可以特异性识别和恰当地归类FDG摄取的这些生理变型和良性病理性起因；在其他情形下，诸如对炎症或感染的淋巴结反应，病灶的FDG摄取是非特异性的(J.Nucl.Med.Tech.33, 145(2005), Radiographics, 19, 61(1999), Seminars in Nuclear Medicine, 34, 122(2004):34，56 (2004)，J.Nucl.Med.45, 695 (2004))。
[0009]为了至少克服FDG的这样的一些限制，需要利用超过增加的糖酵解的肿瘤代谢的其他调整来提供针对肿瘤的改进的PET成像剂。肿瘤通常必须应对氧化压力的严苛条件。含硫醇的分子，如氨基酸L-半胱氨酸和三肽谷胱甘肽(GSH)，为用来克服这些条件的主要的细胞组分，并且被消耗用于活性氧类(ROS)和诸如化学治疗剂的其他亲电体的解毒。因此，GSH及其前体的连续供应对细胞生存至关重要，并且提供对肿瘤生长的选择性益处。L-半胱氨酸单独作为活性氧类清除剂起着关键作用，并且是GSH生物合成的速度决定步骤(rate-limiting building block)。在血液中，氧化的二聚物L-胱氨酸是主要形式,并且L-半胱氨酸的可用性受到限制。然而，可以通过胱氨酸/谷氨酸酯转换物xCT(SLC7All)将L-胱氨酸有效地提供给细胞。随后L-胱氨酸在细胞内被还原来产生两个分子的L-半胱氨酸。在许多肿瘤中发现xCT表达提高。xCT转换物由Bannai和Kitamura在1980年首次描述为人成纤维细胞中的L-胱氨酸(L-cystine)和L-谷氨酸(L-glutamate)的Na*独立性的、高亲和性转运体(J.Biol.Chem.255(1980)2372-2376)。其为阴离子氨基酸的杂聚的氨基酸转运体和L-胱氨酸的主要转运体(Pflugers Arch442 (2001) 286-296，PflugersArch447 (2004) 532-542)。重要的是要注意，xCT转运体不能区分其用于向内定向的运输的天然底物L-胱氨酸和L-谷氨酸(Neuropharmacology46 (2004) 273-284)。祀向xCT转运体的放射性标记的氨基酸衍生物之前已有描述。[18F]氟烷基和[18F]氟烷氧基取代的谷氨酸衍生物在 W02008052788、W0200914109U W02009141090 中有公开。此外，W02009141090 包含氟苄基和氟吡啶基甲基取代的谷氨酸衍生物。
[0010]例如，显示4-(3-[18F]氟丙基)谷氨酸为用于肿瘤成像(W02009141091，实施例4)的有前景的试剂。患A549肿瘤裸鼠体内的生物分布研究表现出非常好的肿瘤靶向性(1.6%ID/g，注射后Ih)，发现肾(6.4%ID/g，注射后30min)和胰腺(8.5%I D/g，注射后30min)为具有最高示踪物摄取的非肿瘤器官。除了 18F标记的谷氨酸衍生物，还研究了 18F标记的胱氨酸衍生物关于在肿瘤中靶向xCT活性的潜能(W02010125068)。然而，公知L-胱氨酸的摄取取决于PH值，如肿瘤环境中通常所发现，在低pH下具有较少的摄取。相反，谷氨酸酯及其衍生物通过xCT的摄取不取决于pH值(J Biol Chem256 (1981) 5770-5772) ο
[0011]由于18F同位素的半衰期为约IlOminZ8F放射性药物需要具有一定的日产量。此类放射性示踪物的成功常规应用的关键因素一方面为有效的和高产的放射合成，以及用于测定放射化学纯度、比活度和副产物的可靠的和快速的分析方法。完善的分析方法包括使用放射性检测器和UV检测器的液相色谱(例如HPLC、UPLC)。
[0012]目前描述的最有前景的18F标记的xCt基底的缺点为缺少能通过UV检测器进行标准检测的发色团。为了测量比活度或副产物存在，可以使用利用，例如OPA、ACCQ、Fmoc、茚三酮试剂的衍生法(例如柱前衍生、柱后衍生)。然而，简单地直接分析放射性药物组合物可能是有利的。
`[0013]所要解决的技术问题
[0014]用于检测诸如肿瘤的增殖性疾病的PET成像剂需满足以下条件:
[0015]-具有高的肿瘤摄取和保留，
[0016]-在非肿瘤组织内没有或具有较小的摄取，[0017]-提供改善的特异性，例如关于肿瘤对炎症，
[0018]-可以以简单和有效的方式合成，使得能够广泛使用用于放射性药物的安全和简单释放的包含性标准质量方法方法。
[0019]目前描述的xCT转运体系统的18F标记的基底对于良好的肿瘤摄取表现适度，但:
[0020]-在非肿瘤组织(例如胰腺、肾)中也显示保留，和/或
[0021]-需要特定的分析方法来测定比活度和检测非放射性(和非UV活性)副产物。
[0022]本文中描述的新化合物为特异性的xCT转运体基底(见实施例71)。该新型放射性标记的衍生物显示高对比的高肿瘤摄取和保留(例如[18F]-1、[18F]-12、[18F]-41和[18F]-52)，这是由于其良好的清除性和健康组织中的低摄取。相比目前用于肿瘤成像的FDG，本文中描述的化合物表现出炎性病变中的减少的摄取和增加的清除(见实施例80)。
[0023]由于本发明的化合物的化学结构内存在亚芳基或杂亚芳基部分的发色团，本文中描述的化合物的另一个特征为使用相对简单和直接的分析方法的可能性。
[0024]概述
[0025]本发明提供了式1、式I1、式II1、式IV、式V和式VI的新的化合物。
[0026]`
【权利要求】
1.式I的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
2.如权利要求1所述的化合物,其中彼此独立地: R1为羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基和4-甲氧基苯基， R2为羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基和4-甲氧基苯基， R3为氢， R4为叔丁氧羰基(Boc)或三苯甲基(Trityl), Q为亚苯基或亚吡啶基， X选自包括以下的组:
a)CH2，和
b)CH2-CH2, LG选自包括以下的组: a)磺酸酯离去基团，和 b)卤素。
3.如权利要求1或权利要求2所述的化合物，其中所述化合物选自以下列出的化合物: 二叔丁基N-(叔丁氧羰基)-4-{4-[2-(对甲苯磺酰氧基)乙氧基]苄基}谷氨酸酯:
4.式III的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
5.如权利要求4所述的化合物，其中Q为亚苯基或亚吡啶基。
6.如权利要求4或权利要求5所述的化合物，其中所述化合物选自以下:4-[4-(2-[18F]氟乙氧基)苄基]谷氨酸:
7.式II的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
8.如权利要求7所述的化合物，其中彼此独立地: R1为羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基和4-甲氧基苯基`， R2为羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基和4-甲氧基苯基， R3为氢， R4为叔丁氧羰基(Boc)或三苯甲基(Trityl), Q为亚苯基或亚吡啶基，并且 X选自包括以下的组:
a)CH2，和
b)CH2-CH20
9.如权利要求7或权利要求8所述的化合物，其中所述化合物选自以下: 二叔丁基N-(叔丁氧羰基)-4-[4 [(2-[18F]氟乙氧基)苄基]谷氨酸酯:
10.式VI的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
11.如权利要求10所述的化合物，其中Q为亚苯基或亚吡啶基。
12.如权利要求10或权利要求11所述的化合物，其中所述化合物选自:4-[4-(2-氟乙氧基)苄基]谷氨酸:
13.式V的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
14.如权利要求13所述的化合物，其中Q为亚苯基或亚吡啶基。
15.如权利要求13或权利要求14所述的化合物，其中所述化合物选自:二叔丁基N-(叔丁氧擬基)-4- {4- [2-氟乙氧基]苄基}谷氨酸酯:
16.式IV的化合物以及其单一异构体、互变异构体、非对映异构体、对映异构体、立体异构体、立体异构体混合物或以上的混合物:
17.如权利要求16所述的化合物，其中彼此独立地: R1为氢或羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基、4-甲氧基苯基， R2为氢或羧基保护基团，所述羧基保护基团选自甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、烯丙基、苄基、4-甲氧基苄基、4-甲氧基苯基， R3为氢， R4为氢、叔丁氧羰基(Boc)或三苯甲基(Trityl), Q为亚苯基或亚吡啶基，并且 X选自包括以下的组:
a)CH2，和
b)CH2-CH2, 条件是: 如果X为CH2，则Z不为卤素， 如果X为CH2,并且Q为苯基，则Z不为0H，或者 如果X为CH2-CH2,则Z不为卤素。
18.如权利要求16或权利要求17所述的化合物，其中所述化合物选自以下列出的化合物:
二叔丁基N-(叔丁氧羰基)-4- (4-羟基苄基)谷氨酸酯:
19.制备如权利要求4至6所述的式III化合物的方法。
20.制备如权利要求10至12所述的式VI化合物的方法。
21.如权利要求4至6所述的式III化合物，其中所述化合物作为药剂或药物。
22.如权利要求4至6所述的式III化合物，其中所述化合物用于制造用于增殖性疾病成像的成像示踪物或成像放射性药剂。
23.试剂盒，其包含一个瓶或多个瓶，所述瓶包含预定量的以下物质: a)式I或式IV的化合物，或 b)式VI的化合物。
24.组合物，其包含前述权利要求所述的式1、式I1、式II1、式IV、式V或式VI化合物或以上的混合物。
【文档编号】C07D213/89GK103827057SQ201280033267
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年4月30日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】马赛厄斯·贝恩特, 安德烈·穆勒, 黑里贝特·施密特维利希, 蒂莫·斯蒂尔菲尔德, 乔格·凯特斯超, 托马斯·布鲁姆贝, 基斯·格雷厄姆, 卢兹·莱曼, 乔马·哈博菲尔德, 马丁·克鲁格尔 申请人:皮拉莫尔影像股份公司