一种[18F]FBPA新型制备方法与流程

本发明涉及pet正电子示踪剂领域，具体为一种[18f]fbpa新型制备方法。
背景技术：
：硼中子俘获疗法（boronneutroncapturetherapy，bnct）是一种新型的二元靶向放疗方法，属于一种具有“固有”安全性的生物靶向放射治疗模式，对于浸润型、弥漫型、结节型或有转移的肿瘤具有治愈的可能性。它通过在肿瘤细胞内的原子核反应来摧毁癌细胞，是一种有选择地杀死形状复杂的癌细胞而不损伤正常组织的技术。bnct的原理是将与肿瘤有特异性亲合力的含同位素10b的化合物注入人体，该化合物会浓集于肿瘤细胞，这种含硼化合物对人体无毒无害，对癌症也无治疗作用；但若在特定的时刻用一种对人体的损伤不大的热中子射线进行局部中子束照射后，肿瘤组织中的10b同位素与热中子发生核反应，产生7li与α粒子，其射程只有一个癌细胞的长度，故能在细胞水平上杀灭肿瘤。由于在中子束照射的时刻点，体内正常组织中10b的浓度很低（组织未摄取，或摄取后经过一定时间已经代谢排出），所以对正常组织损伤不大。根据国际bnct临床应用经验，医院中子照射器可以用于皮肤恶性黑素瘤、转移性肝癌等癌症的治疗。在中国，患者入组和治疗流程是：医生按照临床试验方案选择患者进行各项检查，患者接受硼携带剂药代动力学试验，在试验过程中用电感耦合等离子体发射光谱（icp-aes）法测量患者肿瘤组织和血液硼浓度比（t/b），t/b值达到要求的患者入组；医生获得入组患者患部的影像学资料，制订治疗计划（包括模拟摆位确定患者治疗体位，确定患者靶区和紧要器官，用蒙特卡洛方法计算患者各器官治疗剂量）；在bnct治疗当日给患者注射硼携带剂，用icp方法测定患者血液中的硼浓度，根据血硼浓度确定照射时间，对患者进行中子照射，之后观察患者的反应及近期、长期疗效。因此，进行bnct除了有必须的超热中子束外，另外的重要因素是要采用与肿瘤细胞具有高度亲和力的10b药物，要采用有效的定量手段进行病灶硼浓度及t/b值测量。目前临床上使用最广泛的10b化合物是[10b]bpa，英文名称为4-[10b]borono-l-phenylalanine，该药物的t/b值最大可达到3（具体因人而异），靶向性良好，可通过血脑屏障，直接进入癌细胞内。在日本、美国、芬兰等发达国家，在bnct治疗前（尤其是对脑瘤的治疗时，包括头颈部复发性肿瘤、脑胶质瘤、脑膜瘤等），利用pet/ct成像正确测算每个个体患者在用药后肿瘤处的硼浓度、最大t/b值及时刻，对医生合理制定治疗方案（包括[10b]bpa的剂量、中子束照射时刻及时长等）具有重大意义，同时利用pet/ct成像对治疗后进行评估，充分体现了精准医学和个性化治疗理念。而参与pet成像的正电子药物，临床上常使用[18f]fbpa，该治疗方案作为bnct的标准疗程方法，已进入发达国家医疗保险范畴。然而，上述发达国家的标准疗程方法在中国实施过程中遇到了很大的困难，主要原因是在治疗前、后使用的pet示踪剂[18f]fbpa没有有效的合成方法，无法开展临床成像研究。目前，对于该示踪剂的合成，国际上报道的方法有三种，第一种合成方法采用[18f]f2（参考文献：k.ishiwata,t.ido,etal.appl.radiat.isot.1991,42,325-328），一方面该反应的产率很低（<10%），另一方面由于[18f]f2的产生装置具有较强的腐蚀性，在中国各大医院和正电子药物生产机构无相应配套装置，故在国内无应用前景。第二种合成方法总合成产率一般在25%左右，比较高，但由于反应路线过长，导致自动化合成困难，在国内绝大多数正电子药物生产中心无法实现上述转化，因此该方法也无普及。第三种合成方法相对于上两种方式，具有较大的改进，总的合成产率在30%左右，反应路线较短。但第一步转化时由于采用了芳基硼酸酯前体（参考文献：m.tredwell,s.m.preschlock,etal.angew.chem.2014,53,7751-7755），在氟化过程中需要加入铜金属试剂、鼓入一定量的空气，这种实验对包括通用电气getracerlabtmfxfn设备在内的国内大部分医院配备的自动化模块而言，自动化转化合成都极具挑战性。另一方面，由于铜金属试剂和空气的加入，要求在第一步反应结束后要进行一次硅胶柱层析纯化，也对自动化转化带来了困难。因此，该路线也未能有效推广。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种fbpa新型制备方法，具备操作简便、产率高、重复性好、且可自动化生产、放射性示踪剂[18f]fbpa的比活度高、化学纯度与放射纯度高、符合注射使用正电子药物的质量标准的优点，以解决上述
背景技术：
中提出的现有的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种[18f]fbpa新型制备方法，包括如下合成步骤：s1：含bpa核心骨架的芳基碘化合物的合成；s2：标准品化合物的合成；s3：高价碘叶立德标记前体的合成；s4：利用高价碘叶立德前体b进行[18f]fbpa的合成。优选的，步骤2中fbpa的分子结构为。优选的，步骤3中利用化合物在氧化条件下与辅基a进行偶联反应，合成了一系列的高价碘叶立德化合物b，供后续的标记实验使用，辅基a结构通式包括如下三种类型，高价碘叶立德化合物b结构通式为。优选的，步骤4包括两种方式：s4-1：手动标记实验操作流程；s4-2：自动化合成实验操作流程。优选的，s4-1包括：s4-1-1：氟-18负离子的生产；s4-1-2：氟-18负离子与叶立德前体b反应生成[18f]fbpa；s4-1-3：纯化分离及制剂化；s4-1-4：光学纯度检测。优选的，s4-2采用getracerlabtmfxfn装置，利用叶立德b-2和b-10作为前体底物，采用相同步骤分别进行了自动化合成[18f]fbpa，包括如下步骤：s4-2-1：利用qma固相萃取柱捕获氟-18负离子；s4-2-2：洗脱qma固相萃取柱上的氟-18负离子；s4-2-3：氟-18负离子的共沸干燥；s4-2-4：[18f]f-与碘叶立德b-2或b-10的反应合成[18f]fbpa；s4-2-5：[18f]fbpa的分离纯化；s4-2-6：萃取、收集。优选的，化合物和辅基a合成高价碘叶立德化合物b的反应方程式为：。优选的，s4-1-1中用于洗脱f-18的碱性溶液体系包括四丁基甲磺酸铵、碳酸钾/4，7，13，16，21，24-六氧-1，10-二氮双环[8.8.8]二十六烷（k222）组合、四乙基高氯酸铵、草酸钾/k222组合或四乙基三氟甲磺酸铵。优选的，s4-1-2中氟-18负离子与叶立德前体b反应生成[18f]fbpa的反应方程式为：。本发明的有益效果是：本发明的fbpa新型制备方法，根据已有外国专利wo2015/124923a1和us2012/0123120a1，设计新型底物前体并实施了[18f]fbpa的无载体放射性氟-18负离子新型制备方法，具体为采用多种新颖的高价碘叶立德前体进行放射化学反应，本方法操作简便、产率高、重复性好、且可自动化生产；应用此方法合成的放射性示踪剂[18f]fbpa的比活度高，化学纯度与放射纯度高，符合注射使用正电子药物的质量标准。附图说明图1为本发明的放射性hplc谱图；图2为本发明的产物与少量标准品fbpa混合后放射性hplc谱图；图3为本发明的自动化合成实验操作流程图；图4为本发明的fbpa的紫外吸收标准曲线图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的案列，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。一种[18f]fbpa新型制备方法，包括如下合成步骤：s1：含bpa核心骨架的芳基碘化合物的合成；将（39.4g,133mmol）溶解在1,2-二氯乙烷（190ml）中，氮气保护下搅拌。过氧化苯甲酰（1.64g,6.63mmol）和n-溴代丁二酰亚胺（26.3g,146mmol）加入反应体系，混合溶液氮气保护下加热到回流状态，反应5小时。降至室温后，将混合体系用硅藻土抽滤，滤饼用正己烷洗两次（200mlx2）。收集滤液，用无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，得到橙色固体化合物。向其中加入冷的甲醇（200ml），超声震荡后置于冰箱（4oc）静置2小时，过滤收集白色产品，产量32.7g，产率66%，反应方程式为：。将手性辅基（2.12g,11.5mmol）溶解于干燥的thf溶液（10ml）中，降温至-78oc。正丁基锂试剂（2.5minhexane,5.5ml,13.8mmol）逐滴加入反应体系，-78oc反应30分钟后，加入底物（3.24g,12.1mmol）的干燥thf溶液（10ml），-78oc反应60分钟。反应体系用饱和食盐水淬灭后，从-78oc环境中取出自然升至室温，然后用乙酸乙酯萃取3次（30mlx3）。合并有机相，用饱和食盐水反洗2次（50mlx2），无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩。得到粗产品用柱层析进行分离纯化（乙酸乙酯：正己烷=1:6），得到产品为淡黄色固体，产量3.85g，产率70%，反应方程式为：。化合物（1.04g,2.65mmol）溶解在乙腈（6ml）中，加入0.2mhcl（28ml,5.58mmol）。反应体系室温下搅拌12小时，随后反应体系用乙醚萃取2次（20mlx2），弃有机相，收集水相，用饱和碳酸氢钠水溶液小心地将水相的ph值调整至8左右。水相用乙酸乙酯萃取3次（20mlx3），合并有机相，用饱和食盐水反洗1次（50ml），无水硫酸镁干燥，过滤浓缩，得到粗产品，为淡黄色油状物，产量915mg，产率90%，反应方程式为：，无需进行柱层析，直接进行下步反应。化合物（800mg,2.1mmol）溶解在干燥的乙腈溶液（5ml）中，氩气保护下加入dmap（1.1mmol）和二碳酸二叔丁酯（5.25mmol）。室温下搅拌过夜后浓缩，粗产品加乙酸乙酯（25ml）稀释，水反洗两次（10mlx2），合并有机相，用无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩。粗品用柱层析方式进行纯化（乙酸乙酯：正己烷=1:10），得到产物为白色固体化合物，产量809mg，产率66%，反应方程式：。s2：标准品化合物的合成；fbpa的分子结构为s3：高价碘叶立德标记前体的合成；利用化合物在氧化条件下与辅基a进行偶联反应，合成了一系列的高价碘叶立德化合物b，供后续的标记实验使用，辅基a结构通式包括如下三种类型，具体结构有：高价碘叶立德化合物b结构通式为，具体结构有：具体合成方法：化合物（1.0mmol）在氩气保护下溶解在乙腈（4.2ml）中。将三甲基硅乙酸酯（3.0mmol）和selectfluor®（2.0mmol）溶解在无水乙腈（4.2ml）中，缓慢滴加入上述溶液中。反应体系室温下搅拌15小时后直接悬干溶剂，得到的粗产品加水（20.0ml）稀释。用ch2cl2萃取（10ml×3）。合并有机相后，用缓冲溶液（naoac:hoac=0.5m:0.5m,ph=5,10ml×3）反洗，无水硫酸镁干燥，过滤，悬干。向粗产品中加入ch2cl2（1.0ml），随后加入正戊烷（10.0ml），置于超声仪上超声直至有固体析出。将上清液吸去，得到的固体7在真空泵上抽4小时，用于下一步反应。辅基a（1.0mmol）溶解在10%na2co3溶液（5ml）中，震荡至完全溶解后，缓慢加入到7的乙醇溶液中。剧烈搅拌2小时后加水（30ml）稀释反应体系，水相用乙酸乙酯萃取2次（20mlx2），二氯甲烷萃取一次（20mlx1）。有机相合并后用无水硫酸镁干燥，浓缩，粗产品进行柱层析纯化（乙酸乙酯：正己烷=1:4，500ml；1:2，500ml；2:1，1000ml），收集产物，产物为淡黄色或白色固体，即为高价碘叶立德前体b，两步产率在33%-71%。反应方程式如下：高分辨质谱数据：叶立德高分辨质谱hrms(ei;m+h+)b-1752.0567;found752.0571b-2818.1037;found818.1035b-3767.9797;found767.9792b-4774.0267;found774.0271b-5753.9852;found753.9856b-6861.9287;found861.9289b-7878.0165;found878.0171b-8799.9696;found799.9693b-9831.9594;found831.9598b-10874.9930;found874.9935b-11906.9829;found906.9833b-12838.0063;found838.0070s4：利用高价碘叶立德前体b进行[18f]fbpa的合成，包括两种方式：1.手动标记实验操作流程（1）氟-18负离子的生产；氟-18负离子的生产是在医用回旋加速器中，通过18o(p,n)18f，用18mev的质子束流持续轰击60min。利用waterssep-paklightqma固相萃取柱，从[18o]h2o捕获并分离8.3-12.1mci的高纯度氟-18负离子。将1.0mg四乙基碳酸氢铵（tetraethylammoniumbicarbonate,teab,cas17351-61-0,sigma-aldrich）溶于由0.5ml乙腈和0.5ml水组成的混合溶液中，得到洗脱液；利用1ml注射器吸取洗脱液后将注射器与qma固相萃取柱连接，以6ml/min的流速缓慢推出洗脱液，使之流经qma固相萃取柱时充分洗脱其上吸附的8-10mci的氟-18负离子同位素，收集在v形反应瓶中。用于洗脱f-18的碱性溶液体系包括四丁基甲磺酸铵（tetrabutylammoniummethanesulfonate，tbaoms，cas65411-49-6,上海瀚鸿化学，sr15010135），碳酸钾/4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷（k222）组合，四乙基高氯酸铵（tetraethylammoniumperchlorate，teaocl4）、草酸钾/k222组合或四乙基三氟甲磺酸铵（tetraethylammoniumtrifluoromethanesulfonate,teaotf）。将v形反应瓶置于110oc进行加热，并同时伴有10ml/min流速的干燥氮气鼓吹，进行5分钟后v形反应瓶中的溶剂完全被吹干，之后向其中加入1ml无水乙腈，继续在110oc加热条件下，并同时伴有10ml/min流速的干燥氮气进行鼓吹，进行5分钟后至溶剂完全被吹干，此过程重复3次，最后一次将v形反应瓶从加热器中取出，氮气鼓吹至体系温度降至室温。（2）氟-18负离子与叶立德前体b反应生成[18f]fbpa将叶立德前体b（7.0mg）溶于无水乙腈溶液（1.0ml）中，随后加入上述的v形反应瓶中，体系氩气保护后封口，置于加热器中在110oc下反应10分钟，然后将v形反应瓶从加热器中取出置于冰中冷却30秒后放回加热器上，在干燥氮气流下鼓气5分钟，将v形瓶中的乙腈溶液吹干。将pd2(dba)3(5.0mg),p(cy)3(3.1mg),(bpin)2(50mg),acok（28.6mg）称量入一个新的小瓶中，加入1,4-二氧六环（1.0ml），向其中鼓入氩气1分钟。随后用注射器吸出，转移至上述的v形瓶中，110oc下反应15分钟。随后向反应体系中直接加入48%hbr水溶液（1.0ml），体系升温至180oc下反应20分钟。反应完毕后将v形反应瓶从加热器中取出置于冰中冷却30秒后开盖，向其中加入2nnaoh（0.5ml）部分中和反应体系，随后加入0.2m醋酸缓冲液（acoh/naoac,ph=4.2,2ml），将反应体系注射入半制备hplc中进行分离。反应过程如下：。（3）纯化分离及制剂化将上述溶液注入半制备放射性hplc中，机器：美国沃特世高效液相色谱仪检测器：沃特世2487双波长吸收检测器（waters2487dualλabsorbancedetector）由紫外检测器(λ=254nm)和放射量检测器共同检测。半制备色谱柱:watersμbondapakc18,7.8×300mm2柱温：23℃流动相溶液:0.9%生理盐水溶液（含1%乙醇和0.01%乙酸）流速:3.0毫升每分钟产物保留时间：12.1分钟收集得到的产物，加入25ml水稀释后通过预活化的c-18固相萃取柱（waterssep-pakc18固相萃取小柱，产品编号wat043395）。用10ml无菌水冲洗后，用0.8ml乙醇溶液洗脱产物至预先装有20ml的生理盐水溶液（浓度为0.02m）小瓶中。溶液通过0.22微米针头式滤器，得到可供注射用的[18f]fbpa制剂。制剂化后进行纯度检测，放射性hplc谱图参见图1：将产物与少量标准品fbpa混合，共同注射入hplc中，相同条件下在保留时间位置出峰，证明标记产物是[18f]fbpa。参见图2。全部反应时间为99-112分钟，可得到的[18f]fbpa产品未校正合成产率为0-37%，比活度在1-3ci/μmol。叶立德未校正合成产率（n=3）比活度（ci/μmol）b-114±5%1.3b-230±4%3.0b-312±7%/b-411±6%/b-50%/b-62%/b-75±1%/b-824±7%1.0b-918±2%1.0b-1034±3%2.3b-1124±11%1.7b-1226±8%2.8（4）光学纯度检测机器：美国沃特世高效液相色谱仪检测器：沃特世2487双波长吸收检测器（waters2487dualλabsorbancedetector）由紫外检测器(λ=254nm)和放射量检测器共同检测。手性色谱柱：super-ods4.6idx150mm柱温：23℃流动相溶液：0.1%的醋酸水溶液：50mm的醋酸铵水溶液=1:1流速:1.0毫升每分钟产物保留时间：4.4分钟检测纯度ee值大于95%。2.自动化合成实验操作流程，流程图参见图3。采用getracerlabtmfxfn装置，利用叶立德b-2和b-10作为前体底物，采用相同步骤分别进行了自动化合成[18f]fbpa，如上图，包括如下步骤：（1）利用qma固相萃取柱捕获氟-18负离子；使用ge回旋加速器通过18o（p，n）18f核反应产生的放射性氟-18负离子通过阀门v10进入反应模块中，随后通过氦气产生器产生的氦气压力被吸附于watersqma固相萃取柱上。（2）洗脱qma固相萃取柱上的氟-18负离子；将2.0mgteab溶于由0.5ml乙腈和0.5ml水组成的混合溶液中，预先注入小瓶1中，反应开始后通过真空泵将小瓶1中的teab溶液通过阀门v10、qma固相萃取柱、阀门v11、v13抽入圆柱形反应瓶中，即将放射性氟-18负离子从qma固相萃取柱上洗脱至反应瓶中。（3）氟-18负离子的共沸干燥；反应瓶处开始85℃进行加热、鼓氮气过程，持续3分钟后，在氦气压力下将预先置于小瓶5中的1ml干燥乙腈溶液注入反应瓶中，85℃下鼓氮气8分钟，之后体系升至110℃，鼓氮气同时进行真空抽气，持续4分钟，确保反应瓶中的溶剂全部蒸干。之后反应体系在空气气流下降温至40℃待加料。（4）[18f]f-与碘叶立德b-2或b-10的反应合成[18f]fbpa；预先将8.0mg碘叶立德b-2或b-10溶于1.0ml无水乙腈中，加入小瓶3中，在氦气压力下将小瓶3的该溶液通过阀门v3注入反应瓶中，随后关闭反应瓶周围的阀门v3、v13、v14、v20和v24，反应体系升温至110ºc反应10分钟。反应完毕后利用（3）的步骤迅速除去反应中的溶剂，将预先置于小瓶4中的pd2(dba)3(5.0mg),p(cy)3(3.1mg),(bpin)2(50mg),acok（28.6mg）的1,4-二氧六环溶液（1.5ml）加入反应体系，关闭周围阀门后迅速升温至110ºc反应15分钟。反应完毕后将预先置于小瓶2中的hbr（1.5ml）加入反应体系，迅速升温至180ºc反应20min。打开阀门v20和v24，降温至40ºc，将预先置于小瓶6中的2nnaoh（1.0ml）溶液加入反应体系停止反应。（5）[18f]fbpa的分离纯化；在瓶14中预先加入0.2m醋酸缓冲液（acoh/naoac,ph=4.2,2ml），反应瓶中的全部溶液由氦气压力经过阀门v14转移至瓶14中，接着将瓶14中的所有溶液通过抽气方式经由阀门v12注射入半制备hplc设备中，随即开始分离纯化。高效液相色谱法分离纯化条件同前，出峰时间同前。（6）萃取、收集；将产物峰对应的部分（保留时间为12.1分钟）通过阀门v18收集如大瓶中，大瓶中预先加入了23ml注射用级别的无菌水(unitedstatespharmacopeia(usp)；hospira)；大瓶中的溶液在氦气压力作用下通过置于16号位置的c18固相萃取柱（即waterssep-pakc18固相萃取小柱，产品编号wat043395），并用小瓶7中预先加入的10ml无菌水冲洗c18固相萃取柱16以去除可能残余的盐类杂质、hplc流动相等杂质。最后在氦气压力下利用小瓶8中预先注入的0.8ml注射用乙醇溶液洗脱c18固相萃取柱上的产物，收集至预先加了20ml的磷酸钠缓冲溶液（浓度为0.02m）的产物收集瓶17中。溶液通过0.22微米针头式滤器，得到可供注射用的[18f]fbpa制剂，ph=2.5-4。自动化合成完毕后，测量得到产物[18f]fbpa的非衰减校正产率为23±10%（n=3，b-2为前体）和32±7%（n=3，b-10为前体）比活度大于148gbq/μmol(4ci/μmol)。参阅图4为fbpa的紫外吸收标准曲线，用以计算比活度。综上所述：本发明的fbpa新型制备方法，本发明根据已有外国专利wo2015/124923a1和us2012/0123120a1，设计新型底物前体并实施了[18f]fbpa的无载体放射性氟-18负离子新型制备方法，具体为采用多种新颖的高价碘叶立德前体进行放射化学反应，本方法操作简便、产率高、重复性好、且可自动化生产；应用此方法合成的放射性示踪剂[18f]fbpa的比活度高，化学纯度与放射纯度高，符合注射使用正电子药物的质量标准。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12