制备18F-Fluciclovine的制作方法

本发明涉及制备放射性药物化合物、尤其是可用作正电子发射断层摄影(pet)示踪剂的氨基酸衍生物的方法。本发明的方法在自动操作时特别适合且提供优于已知方法的优势。特别地讲，本发明涉及制备[¹⁸f]-1-氨基-3-氟环丁烷-1-甲酸([¹⁸f]-facbc，也称作[¹⁸f]-fluciclovine)的方法。

背景技术

非天然氨基酸[¹⁸f]-1-氨基-3-氟环丁烷-1-甲酸([¹⁸f]-facbc，也称作[¹⁸f]-fluciclovine)特异性地被氨基酸转运蛋白摄取，并且已经显示有希望用于使用正电子发射断层摄影(pet)进行肿瘤成像。

[¹⁸f]-facbc的已知合成从提供受保护的前体化合物1-(n-(叔丁氧基羰基)氨基)-3-[((三氟甲基)磺酰基)氧基]-环丁烷-1-甲酸乙酯开始。在除去两个保护基团之前首先将该前体化合物用[¹⁸f]-氟标记：

。

ep2017258(a1)教导了通过将[¹⁸f]-标记的前体化合物(ii)捕集到固相提取(spe)柱上并用0.8ml4mol/l氢氧化钠(naoh)溶液培育来除去乙基保护基团。在培育3分钟之后，将naoh溶液收集在小瓶中并向spe柱中再加入0.8ml4mol/lnaoh以重复该程序。此后，将spe柱用3ml水洗涤并将洗液与收集的naoh溶液合并。随后，加入2.2ml6mol/lhcl，同时加热到60℃历时5分钟，以除去boc保护基团。产生的溶液通过穿过以下而纯化：(i)离子阻滞管柱，以从过量的naoh中除去na⁺并从中和过量naoh所需要的额外hcl中除去cl^-以在酸性水解步骤之前得到强酸性溶液，(ii)氧化铝管柱，和(iii)反相管柱。对于在[¹⁸f]-facbc制备中的去保护步骤和/或纯化步骤尚有简化的空间。

技术实现要素：

本发明提供制备[¹⁸f]-facbc的方法，其具有优于已知的这类方法的优势。本发明的方法特别适合自动化，因为与已知方法相比较，其容许简化的纯化程序。在本发明的方法中，在boc去保护步骤中，不需要像在现有技术方法中那样超大量的h⁺。此外，本发明的方法不需要如在现有技术方法中所需要的借助于离子阻滞管柱实现的离子去除步骤，因为不再需要除去过量的离子。本发明还提供用于进行本发明方法的系统和适合在自动放射合成设备上进行本发明方法的盒。

具体实施方案

一方面，本发明提供了制备1-氨基-3-[¹⁸f]-氟环丁烷甲酸([¹⁸f]-facbc)的方法，其中所述方法包括：

(a)提供吸附到固相的式ii化合物：

(ii)

其中：

pg¹为羧基保护基团；且

pg²为胺保护基团；

(b)使所述吸附的式ii化合物与pg¹去保护剂反应；

(c)在所述反应步骤(b)之后将所述pg¹去保护剂送到废物；

(d)使洗脱溶液穿过所述固相以得到式iii的洗脱化合物：

(iii)；

(e)使在步骤(d)中得到的所述式iii的洗脱化合物与pg²去保护剂反应以得到包含[¹⁸f]-facbc的反应混合物。

在本发明方法的步骤(a)中使用的“固相”包含在固相提取(spe)管柱内。合适地，所述固相为具有诸如苯基、环己基和烷基的疏水性官能团的固相，例如具有包含c2-18烷基经硅与其连接的载体的结构的固相。在一个优选的实施方案中，所述spe管柱填充有具有作为官能团的十八烷基甲硅烷基的固相。此外，优选使用具有如下结构的管柱填料，其中在水性反应条件下和/或在长脱酯反应期间官能团不会容易地从固相脱离。在一个实施方案中，所述spe管柱为tc18管柱。

式ii化合物相对疏水，因此对固相具有强亲和性，因此借助于疏水相互作用与所述固相结合或变得“吸附”到所述固相上。

术语“保护基团”是指抑制或阻止不期望的化学反应的基团，但是其设计成具有足够的反应性，使其可从讨论的官能团解离，以在不改变分子的其余部分的足够温和的条件下得到期望的产物。保护基团为本领域技术人员众所周知，并且描述在“protectivegroupsinorganicsynthesis(有机合成中的保护基团)”，theorodoraw.greene和peterg.m.wuts,(第四版，johnwiley&sons,2007)。

术语“反应”是指使两种或更多种化学物质(在本领域中典型地称为“反应物”或“试剂”)在一起以在一种或两种/所有化学物质中产生化学变化。例如，在本发明中，使pg¹去保护剂与吸附的式ii化合物反应的步骤将所述式ii化合物变为式iii化合物。

pg¹“羧基保护基团”优选为直链或支链的c1-10烷基链或芳基取代基。单独或作为另一基团的一部分使用的术语“烷基”定义为任何直链、支链或环状的饱和或不饱和的cnh2n+1基团。术语“芳基”是指衍生自单环或多环芳烃或单环或多环杂芳族烃的任何c6-14分子片段或基团。在本发明方法的一个实施方案中，pg¹选自甲基、乙基、叔丁基和苯基。在本发明的另一实施方案中，pg¹为甲基或乙基，且在又一实施方案中，pg¹为乙基。

pg²“氨基保护基团”在提供式ii化合物的过程中适当地防止在¹⁸f和氨基之间的反应。合适的胺保护基团的实例包括各种氨基甲酸酯取代基、各种酰胺取代基、各种酰亚胺取代基和各种胺取代基。优选所述胺保护基团选自直链或支链的c2-7烷氧基羰基取代基、直链或支链的c3-7烯氧基羰基取代基、可具有改性基团的c7-12苄氧基羰基取代基、c2-7烷基二硫代氧基羰基取代基、直链或支链的c1-6烷基酰胺取代基、直链或支链的c2-6烯基酰胺取代基、可具有改性基团的c6-11苯甲酰胺取代基、c4-10环状酰亚胺取代基、可具有取代基的c6-11芳族亚胺取代基、直链或支链的c1-6烷基胺取代基、直链或支链的c2-6烯基胺取代基和可具有改性基团的c6-11苄胺取代基。在本发明的一些实施方案中，pg²选自叔丁氧基羰基、烯丙氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺和n-亚苄基胺。在其他实施方案中，pg²选自叔丁氧基羰基或邻苯二甲酰亚胺。在本发明的一个实施方案中，pg²为叔丁氧基羰基。

“pg¹去保护剂”为能够在反应步骤(b)期间从式ii化合物除去羧基保护基团pg¹的试剂。合适的这类羧基去保护剂为技术人员众所周知(参见greene和wuts，上述)且可为酸或碱性溶液。pg¹去保护剂的浓度不受限制，只要其足以除去羧基保护基团pg¹并且对最终纯度没有影响或不会与所使用的任何容器不相容即可。优选pg¹去保护剂为碱性溶液。在某些实施方案中，pg¹去保护剂为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，且在一个优选的实施方案中，其为氢氧化钠溶液，例如0.5-5.0m、优选0.5-2.0m的氢氧化钠溶液。反应步骤能够通过封闭spe管柱的出口实现，从而将pg¹去保护剂保持在其中规定的时间。该反应步骤的温度和持续时间必须足以容许除去pg¹羧基去保护基团。在某些实施方案中，反应步骤在室温下进行1-5分钟的持续时间。

步骤“将pg¹去保护剂送到废物”是指步骤(b)一旦完成(即，从式ii化合物除去pg¹)，则允许pg¹去保护剂穿过spe管柱并导引其离开反应体系，使得其不再作为反应混合物的一部分。额外益处在于将可溶于去保护溶液中的任何杂质也导引离开反应体系。因此，将pg¹去保护剂从用于后续步骤(d)和(e)的反应混合物中基本除去。本文使用的术语“基本”是指作用、特性、性质、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全的程度或度。例如，基本封闭的物体将指该物体被完全封闭或几乎完全封闭。在一些情况下从绝对完全性的精确容许偏差度可取决于特定情形。然而，一般而言，接近完全将旨在具有如同得到绝对和全部完全的相同总体结果。例如，在除去pg¹去保护基团的情况下，术语“基本除去”可用以指，在pg²去保护步骤(e)中，仅需要足够的pg²去保护剂以除去pg²，即不需要加入额外的离子以平衡由于pg¹去保护步骤(b)而存在的离子水平。

步骤(d)的“洗脱溶液”合适地为，与对于固相相比，其对于式iii化合物更具亲和性。合适地，因为，与所述固相相比较，所述式iii化合物相对亲水，所以所述洗脱溶液为亲水溶液。在本发明的一些实施方案中，所述洗脱溶液为水溶液，且在其他实施方案中，所述洗脱溶液为水。

“pg²去保护剂”为能够在反应步骤(e)期间从式iii化合物除去胺保护基团pg²的试剂。合适的这类胺去保护剂为技术人员众所周知(参见greene和wuts，上述)且可为酸或碱性溶液。pg²去保护剂的浓度不受限制，只要其足以除去羧基保护基团pg²即可。优选所述pg²去保护剂为酸性溶液。合适的酸优选包括选自无机酸如盐酸、硫酸和硝酸和有机酸如全氟烷基羧酸如三氟乙酸的酸。在某些实施方案中，所述pg²去保护剂为盐酸，且在其他实施方案中，当将hcl用作pg²去保护剂时，则其浓度为1.0-4.0m。反应步骤(e)优选在加热下进行以允许pg²反应的去除更快速地进行。反应时间取决于反应温度或其他条件。例如，当反应步骤(e)在60℃下进行，则足够的反应时间为5分钟。

在一个优选的方面，所述[¹⁸f]-facbc为反-1-氨基-3-[¹⁸f]-氟环丁烷甲酸(反-[¹⁸f]-facbc)：

；

所述式ii化合物为式iia化合物：

(iia)；且

所述式iii化合物为式iiia化合物：

(iiia)，

其中pg¹和pg²如上文所述。

本发明方法的所述提供步骤(a)可使用本领域已知的方法进行，例如通过mcconathy等(2003applradiatisotop;58:657-666)所述的方法进行。

合适地，所述提供步骤(a)包括：

(i)使式i的前体化合物：

(i)

与合适的[¹⁸f]氟化物源反应：

其中：

lg为离去基团；

pg¹如上文定义；且

pg²如上文定义；

以得到包含式ii化合物的反应混合物；

(ii)将在步骤(i)中得到的反应混合物施用到固相，使得所述式ii化合物变得吸附到所述固相上，其中所述固相如上文定义。

“前体化合物”包含放射性标记的化合物的非放射活性衍生物，其设计使得与合意化学形式的可检测标记的化学反应位点特异性地发生；可在最小数量的步骤中进行(理想地，单一步骤)；且无需显著的纯化(理想地，无需进一步纯化)，以给出期望的放射性标记化合物。这样的前体化合物为合成的，并且可以方便地以良好的化学纯度得到。

在本发明的情况下，合适的“离去基团”为可通过与氟化物的亲核置换反应置换的化学基团。这些为合成化学领域公知的。在一些实施方案中，本发明的离去基团为直链或支链的c1-10卤烷基磺酸取代基、直链或支链的c1-10烷基磺酸取代基、氟磺酸取代基或芳族磺酸取代基。在本发明的其他实施方案中，所述离去基团选自甲烷磺酸、甲苯磺酸、硝基苯磺酸、苯磺酸、三氟甲烷磺酸、氟磺酸和全氟烷基磺酸。在一些实施方案中，所述离去基团为甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸或甲苯磺酸，且在另一实施方案中，所述离去基团为三氟甲烷磺酸。

在一个优选的实施方案中，所述式i化合物为式ia化合物：

(ia)

且所述式ii化合物为式iia化合物：

(iia)，

其中lg、pg¹且pg²如先前在本文中定义。

适合在本发明中使用的“[¹⁸f]氟化物源”通常作为水溶液从核反应¹⁸o(p,n)¹⁸f得到。为了增加氟化物的反应性并减少或最少化由于水的存在产生的羟基化副产物，在反应之前通常将水从[¹⁸f]-氟化物除去，且氟化反应使用无水反应溶剂进行(aigbirhio等，1995，jfluorchem;70:279-87)。用以改善[¹⁸f]-氟化物对放射性氟化反应的反应性的另一步骤是在除去水之前加入阳离子平衡离子。合适地，平衡离子在无水反应溶剂内将具有足够的溶解度以维持[¹⁸f]-氟化物的溶解度。因此，典型使用的平衡离子包括大但软的金属离子，诸如铷或铯、与穴状配体络合的钾诸如kryptofix^tm、或四烷基铵盐，其中优选与穴状配体络合的钾如kryptofix^tm或四烷基铵盐。

在一些实施方案中，本发明另外包括纯化在步骤(e)中得到的所述反应混合物以得到基本上纯的[¹⁸f]-facbc的另一步骤(f)。

在“基本上纯的”中使用的术语“基本上”取上文呈现的含义。在[¹⁸f]-facbc的情况下使用的术语“基本上纯的”涵盖完全纯的[¹⁸f]-facbc或足够纯以适合作为pet示踪剂使用的[¹⁸f]-facbc。术语“适合用作pet示踪剂”是指[¹⁸f]-facbc产物适合静脉内给予哺乳动物受试者，接着进行pet成像，以得到一个或多个[¹⁸f]-facbc的位置和/或分布的临床上有用的图像。

在一个实施方案中，步骤(f)包括：

(i)进行包括使所述反应混合物穿过亲水亲脂平衡(hlb)的固相的第一纯化步骤；和

(ii)任选进行包括使所述反应混合物穿过氧化铝固相的第二纯化步骤。

在本发明的某些实施方案中，所述纯化步骤(f)可以说是基本上由上文定义的步骤组成。特别地讲，如本发明使用的纯化步骤(f)不需要反应混合物穿过离子阻滞管柱。这是与现有技术方法的显著差别之处，在现有技术方法中这是为了除去离子和中和反应混合物所需要的步骤(例如，如上述mcconathy等和ep-a20172580029中所述)。因而，本发明方法相对于现有技术方法是简化的，并且因而更适合自动化。在一个优选的实施方案中，本发明方法为自动的，且在该实施方案中，其合适地在自动合成设备上进行。

另一方面，本发明提供了进行本发明方法的系统，其中所述系统包括：

(a)用于本发明方法的如本文定义的固相；

(b)在本文中用于本发明方法的pg¹去保护剂的来源；

(c)用于本发明方法的如本文定义的洗脱溶液的来源；

(d)用于本发明方法的如本文定义的pg²去保护剂的来源；

(e)反应容器；和

(f)废物装置；

其中所述系统还包括容许如下序贯流动的装置：

(i)从(e)到(a)；

(ii)从(b)到(a)；

(iii)从(a)到(f)；

(iv)从(c)经(a)到(e)；和

(v)从(d)到(e)。

“反应室”为适合进行¹⁸f标记反应的任何容器。

术语“废物装置”是指将例如使不再需要的任何反应组分送入其中的专用容器以及容许转移这些组分远离反应的相关管材和阀门。

特别地讲，本发明的系统不包括离子阻滞管柱。

在另一实施方案中，本发明的系统还包括：

(g)如本文定义的所述式i前体化合物的来源；和

(h)[¹⁸f]氟化物的来源。

在另一实施方案中，本发明的系统还可包括(i)用于纯化在步骤(e)中得到的所述反应混合物以得到基本上纯的[¹⁸f]-facbc的装置。在某些实施方案中的所述装置(i)可包含hlb固相和氧化铝固相。

在一个实施方案中本发明的系统基本上由上述部件构成。

具体地讲，[¹⁸f]-放射性示踪剂现在常在自动放射性合成设备上方便地制备。本发明方法因此可使用自动放射合成设备进行。术语“自动放射合成设备”是指如satyamurthy等(1999clinpositrimag;2(5):233-253)所述基于单元操作的原理的自动模块。术语“单元操作”是指复杂过程降为一系列简单操作或反应，其可针对大范围的材料施用。合适的自动合成器设备从包括如下供应商范围购得：gehealthcareltd(chalfontstgiles,uk)；ctiinc.(knoxville,usa)；ionbeamapplicationss.a.(cheminducyclotron3,b-1348louvain-la-neuve,belgium)；raytest(straubenhardt,germany)和bioscan(washingtondc,usa)。

市售自动放射合成设备还提供用于作为放射性药物制备的结果而产生的液体放射性废物的合适容器。自动放射合成设备并不典型地提供有辐射屏蔽，因为它们设计用于合适构造的放射性工作单元中。所述放射性工作单元提供合适的辐射屏蔽以保护操作人员免于潜在辐射剂量，以及通风以除去化学和/或放射性蒸气。

本发明的优选的自动放射合成设备为包括一次性即单次使用盒的那些，所述盒包括进行指定批次的放射性药物的制备所需的所有试剂、反应容器和设备。通过使用这样的盒，所述自动放射合成设备具有能够通过简单更换盒而在最低交叉污染的风险下制备多种不同的放射性药物的灵活性。所述盒式方法还具有如下优势：简化装置，由此降低操作者失误的风险；改进的gmp(优质生产规范)顺从性；多-示踪剂能力；在生产运转之间的快速改变；运转前自动诊断检查盒和试剂；针对待进行的合成自动条形码交叉检查化学试剂；试剂可示踪性；单次使用且因此没有交叉污染的风险，耐篡改(tamper)和滥用。

另一方面，本发明提供用于在自动合成设备上进行本发明方法的盒，其中所述盒包含如对于本发明系统定义的元件。

对于本发明的各方面，具有相同名称的部件具有与关于本发明的其他方面所述全部相同的实施方案。

实施例简述

实施例1描述根据本发明方法的[¹⁸f]facbc的合成。

在实施例中使用的缩写表

[¹⁸f]facbc1-氨基-3-[¹⁸f]氟环丁烷-1-甲酸

k222kryptofix222

mecn乙腈

meoh甲醇

qma季甲基铵

rcy放射化学产率

spe固相提取

tlc薄层色谱法

uv紫外光。

实施例

所有试剂和溶剂都自merck购买并且无需进一步纯化而使用。[¹⁸f]facbc前体；顺-1-(n-(叔丁氧基羰基)氨基)-3-[[(三氟甲基)磺酰基]氧基]-环丁烷-1-甲酸乙酯自gehealthcare得到。oasishlbplus柱和sep-pak柱：qmalightplus(k2co3形式)，tc18light,氧化铝nlight购自waters(milford,ma,usa)。capintecnai离子室用于所有放射性测量(crc15r型)。使用预涂布的硅胶板(merck60f254)在packard快速成像剂上进行放射性薄层色谱法(放射性-tlc)。

实施例1：合成[¹⁸f]facbc

在gepettrace6回旋加速器(norwegiancyclotroncentre,oslo)上，经由¹⁸o(p,n)¹⁸f核反应，生成不添加载体的[¹⁸f]氟化物。使用16.5mev质子，使用双光束30µa电流在两个具有havar箔的相同的ag靶进行照射。每个靶含有1.6ml≥96%[¹⁸o]水(marshallisotopes)。在照射并传递到热室之后，每个靶用1.6ml的[¹⁶o]水(merck，gr分析用水)洗涤，在3.2ml[¹⁶o]水中得到约2-5gbq。

所有放射化学都在具有单次使用盒的市售可得的gefastlab^tm上进行。每个盒围绕具有25个三通活塞的单件模塑的歧管构造，这些活塞全部由聚丙烯制成。简要地讲，所述盒包括5ml反应器(环状烯烃共聚物)、一个1ml注射器和两个5ml注射器、用于与5个预填充的小瓶连接的针尖(spike)、一个水袋(100ml)以及各种spe柱和过滤器。流体路径用氮气吹扫、真空和三个注射器控制。设计完全自动的系统以用于使用由回旋加速器生成的[¹⁸f]氟化物进行单一步骤氟化。在事件的逐步时间依赖性顺序例如移动注射器、氮气吹扫、真空和温度调节中，通过软件包使fastlab程序化。[¹⁸f]facbc的合成采用三个通用步骤：(a)[¹⁸f]氟化、(b)保护基团的水解和(c)spe纯化。

小瓶a含有在79.5%(v/v)mecn(水性)(1105µl)中的k222(58.8mg，156µmol)、k2co3(8.1mg，60.8µmol)。小瓶b含有4mhcl(2.0ml)。小瓶c含有mecn(4.1ml)。小瓶d含有以干燥形式的前体(48.4mg，123.5µmol)(在20℃下储存，直至盒装配)。小瓶e含有2mnaoh(4.1ml)。30ml产物收集玻璃小瓶填充有200mm柠檬酸钠(10ml)。使水性[¹⁸f]氟化物(1-1.5ml，100-200mbq)穿过qma并进入¹⁸o-h2o回收小瓶中。随后将qma用mecn冲洗并送至废物。捕集的[¹⁸f]氟化物使用来自小瓶a的洗脱液(730µl)洗脱到反应器中，且随后通过与乙腈(80µl，小瓶c)共沸蒸馏浓缩至干。将约1.7mlmecn与在小瓶d中的前体混合，从小瓶d中将1.0ml溶解的前体(相应于28.5mg，72.7mmol前体)加到反应器中，并且在85℃下加热3分钟。将反应混合物用水稀释，并且送往穿过tc18柱。将反应器用水洗涤，并且送往穿过tc18柱。将固定在tc18柱上的标记的中间体用水洗涤，且随后用2mnaoh(2.0ml)培育5分钟，此后将2mnaoh送至废物。标记的中间体(没有酯基)用水从tc18柱洗脱到反应器中。通过加入4mhcl(1.4ml)并且将反应器在60℃下加热5分钟，使boc基团水解。使具有粗[¹⁸f]facbc的反应器内含物送往穿过hlb和氧化铝柱并且进入30ml产品小瓶中。将hlb和氧化铝柱用水(总共9.1ml)洗涤并且收集在产品小瓶中。最后，将2mnaoh(0.9ml)和水(2.1ml)加到产品小瓶中，给出总体积26ml的[¹⁸f]facbc纯化制剂。使用mecn:meoh:h2o:ch3cooh(20:5:5:1)的混合物作为流动相，通过放射性-tlc测量放射化学纯度。放射化学产率(rcy)用在[¹⁸f]facbc级分中放射性的量除以所使用的[¹⁸f]氟化物的总活性(通过衰变校正)来表述。总合成时间为43分钟。

[¹⁸f]facbc的rcy为62.5%±1.93(标准偏差)，n=4。