F标记正电子放射性示踪剂前体的制备工艺的制作方法

专利名称：F标记正电子放射性示踪剂前体的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属化学合成领域，特别涉及一种18F标记正电子放射性示踪剂标记过程前体(中间体)的合成方法。
背景技术：
目前临床使用医用回旋加速器生产的正电子核素15O、13N、11C、18F中18F具有110分钟的半衰期而成为临床最为重视的正电子放射性核素。18F标记的正电子放射性示踪剂是临床PET/CT、PET和符合线路系统最常用的正电子放射性示踪剂。比如，18F-FDG、18F-FLT、18F-乙酸盐、18F-胆碱等作为正电放射型示踪剂目前已经被广泛用于肿瘤、心血管和神经系统疾病的早期诊断、治疗方案制定和疗效观察。但是，目前临床所用18F标记的正电子放射性示踪剂是采用18F亲核取代反应特异性取代特定化合物(分子)中元素、离子、官能团、或离去基团，这些特定化合物或分子被称为正电子放射性示踪剂前体或中间体。18F标记正电子放射性示踪剂与传统99Tc通过螯合形式获得的单光子放射性示踪剂具有本质的不同。假如对普通地化合物或化学分子直接进行正电子放射性标记，放射性核素有可能和所有官能团发生反应，那样我们就无法确定正电子放射性核素在化合物或分子中标记的确切化学和空间位置，就无法确定标记后地放射性化合物是否和原来的化合物或分子之间有化学及生物学上的差异。所以，一般的化合物或分子是不能直接用于18F标记正电子放射性示踪剂。从理论上来讲，正电子放射性示踪剂是真正具有生物学意义的示踪剂。
可以看出，正电子放射性示踪剂比单光子示踪剂、荧光标记物、核磁标记物更具有临床和科研应用的价值，更具有发展的潜力和前景。

发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种多用途、产量大、效率高、方法稳定、合成时间短及花费低的18F标记正电子放射性示踪剂前体的制备工艺。
本发明采用离子液体作为前体合成化学反应的选择性催化剂，并采用引入离去基团技术，获得了正电子放射性示踪剂前体(中间体)。
本发明的工艺路线可按如下步骤依次进行18F标记正电子放射性示踪剂前体的制备工艺，可按如下步骤依次进行1)[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制备；采用离子液体作为催化剂，结合原料化合物进行反应；2)[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制备；对步骤1)所生成的中间产物进行分离处理；3)3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine的合成；在步骤2)所得产物中引入磺酰基作为离去基团，采用离子液体进行反应处理；4)最终产物的分离。
作为一种优选方案，本发明可对上述工艺路线中步骤1)的活性反应基团加以保护；本发明所述活性反应基团可选择羟基、氨基。
本发明所述前体为3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopento furanosyl)thymine，其原料化合物为胸腺嘧啶。
本发明所述步骤4)最终产物的分离采用萃取、洗剂、干燥和结晶的方式。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤4)可采用高压液相色谱(HPLC)柱对最终产物进行分离。
另外，本发明可采用微波加热/电炉加热方式对步骤4)中的最终产物进行分离。
本发明可在步骤1)中对羟基进行酰化保护，其保护基为三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl。
本发明在步骤3)中可采用4-硝基苯磺酰4-nitrobenzenesulfony(nosyl)作为离去基团。
为了达到设计出能够满足多用途、高产率、稳定、高效和快速和低成本的合成18F标记正电放射性示踪剂中间体。我们在设计中采用以下几个关键核心技术达到我们要求的技术解决方案。这些核心技术包括采用离子液体作为催化剂，提高保护基、活化基及阻断基速度和效率；采用离子液体提高离去基团进入的化学选择性、区域选择性、立体选择性，以达到缩短合成时间和提高合成效率的双重目的；选择最简单试剂、获得了最佳反应条件，已达到获得最高的效率、产率和多种正电子放射性示踪剂剂中间体；采用微波加热提高整体合成效率和缩短合成时间。
(一)采用离子液体作为催化剂提高保护基、活化基及阻断基化学反应的速度和效率从上述的背景分析资料可以看出离子液体具有很好的水溶性，它在空气中具有非常高的稳定性，并且沸点高、化学性质稳定、可以作为有机化学溶剂和催化剂等优点。所以，选择离子液体作为有机化学合成催化剂有利于反应朝着产物方向反应，提高提高保护基、活化基及阻断基化学反应的速度和效率。
(二)采用离子液体提高化学反应选择性、区域选择性和立体选择性离去基团选择性引入是正电子放射性示踪剂中间体合成的关键和核心。由于多种因素影响离去基团选择性引入，所以正电子放射性示踪剂中间体合成的效率是比较低的。最近更多的文献报道离子液体可以提高化学反应的选择性、区域选择性和立体选择性性能。为此，我们采用离子液体提高正电子放射性示踪剂中间体合成的化学选择性、区域选择性和立体选择性能，以达到缩短合成时间、提高合成效率的目的。
(三)选择最简单试剂、获得了最佳反应条件采用组合化学原理选择最简单、性价比最佳的试剂和最佳反应条件已达到获得最佳合成效率目的。
(四)采用微波加热技术提高合成效率微波不仅仅具有加热均匀、快速升温和降低温度的特点，而且微波加热明显提高离子液体作为催化剂的能力。
(五)改进产物分离技术提高整体合成效率由于在合成过程使用离子液体，所以我们优化产物分离技术。提高整体化学合成和产物分离效率。
为了达到该技术具有实用性的目的我们在设计中特别重视采用绿色环保合成和产物分离、提取技术。
采用高效率方法和技术合成18F标记正电放射性示踪剂中间体具有明显的优点，对于提高临床工作的经济效益和社会效益是非常显著的。在反应试剂选择上重视选择绿色反应试剂，提高环保效果。
归纳起来，本发明与现有技术相比具有如下特点1、快速、高效由于采用离子液体作为催化剂、采用离子液体提高化学反应选择性，所以明显缩短反应时间和合成效率。
2、最佳性价比采用组合化学合成原理，选择最佳原料、反应条件，采用离子液体提高了产物分离纯度和效率。所以我们获得化学合成工艺具有最佳的性价比。
3、选择绿色反应试剂提高对环境保护采用绿色反应试剂减少对环境污染。
4、多用途采用该方法和技术能够提高多种正电子放射性示踪剂合成效率的同时，缩短合成时间。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的工艺路线不仅局限于下面所表述的内容。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为用于标记18F-FLT的两种前体示意图；图3为2，3’-酐-5’-O-(4，4’-二甲氧基三苯甲基)胸腺嘧啶结构示意图；图4为3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine结构示意图。
具体实施例方式
(一)离子液概念、分类及在应用1、离子液概念和分类离子液体，又称室温离子液体(room temperature ionicliquid)，即在室温及相邻温度下完全由阴、阳离子组成的液体物质。离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的盐，离子之间的静电引力较弱，因而具有较小的晶格能，所以在常温下呈现液态。简单的讲离子液体就是处于液体状态的离子化合物。
第一个常温离子液体[EtNH3][NO3](mp.12℃)于1914年发现，但仅在上世纪七十年后才有新的进展。离子液体大体分为三大类AICI3型离子液体、非AICI3型离子液体和其他特殊离子液体。前两类离子液主要的区别是阴离子不同。常规离子液体的阳离子一般为含氮或磷的有机大离子。离子液体按照有机阳离子不同将离子液体分成四大类咪唑盐类、吡啶盐类、季铵盐类和季磷盐类。离子液体具有增加反应的活性、提高化学反应选择性及起着催化剂的稳定性等独特的特性。
AICI3型离子液体，比如AlCl3(III)和氯化1-甲基-3-乙基咪唑盐的混合物，它含有几种不同的离子系列，它们的熔点和性质取决于组成，常用[C2mim]Cl-AlCl3来表示这个络合物。在1992年以前主要研究的是由AlCl3等组成的离子液体，但是AICI3型离子液体对水、大气不稳定，以致于近年已研究不多。
非AICI3型离子液体是目前研究热点和重点。非AICI3型离子液体是由有机阳离子和阴离子组成，有机阳离子通常包括有季铵阳离子、季膦盐阳离子、杂环芳香化合物及天然产物的衍生物等。而以季铵离子为主的正离子的离子液体的对水、大气的稳定性好，所以目前提到的离子液主要是指非AlCl3类的离子液。季铵离子为主的正离子主要包括一般的季铵离子(记法如二甲基乙基丁基铵记为N1124+)及咪唑离子(记为im+)、吡啶离子(记为Py+)等。咪唑离子的两个N原子是相同的，N，N’(或1，3)取代的咪唑离子记为〔R1R3im〕+，如N-乙基-N’甲基咪唑离子记为〔emim〕+，若2位上还有取代基则记为〔R1R2R3im〕+。吡啶离子的N原子上有取代基R则记为〔RPy〕+。N，N-甲基乙基取代的四氢吡咯正离子记为P12+。另外研究较多的离子液体的负离子有BF4-、PF6-，还有OTf-(CF3SO3-)、NTf2-(N(CF3SO2)2)、CTf3-(C(CF3SO2)3-)、CF3COO-、C3F7COO-、C4F9SO3-、N(C2F5SO2)2-、及PO4-、NO3-等。目前常用的离子液体有[bmim][CF3CO2]、[bmim][OTf]、[bmim][PF6]、[bmim][BF4]、[bmim]Cl。
其他特殊离子液体是指一些性能、应用特殊的离子液体。比如N-烷基-N乙烯基-2-吡咯烷酮的Br或BF4盐的离子液体。
研究结果表明吡啶离子液体的粘度仅比同样的咪唑类离子液体仅大一些。对于相同的阳离子而言，其阴离子的尺寸越大，粘度越高。[bmim][BF4]和[bmim][OTf]均具有水溶性，但是前者比后者要强。
离子液体的优点包括在宽广的温度范围(-100-200℃)内处于液体状态；几乎无蒸汽压；无可燃性，无着火点；高的热稳定性，400℃以上仍稳定；离子导电率高，分解电压大，达4V多；热容量大；比较低的粘度；容易回收等。正因为离子液有如此多的优点并易于回收，而被称成为“绿色溶剂”。
2、离子液体混合物的性质离子液体混合物性质是指离子液体和有机物或无机物、或有机物与无机物混合后形成的混合物的物理化学性质。离子液体与水、或乙醇混合后离子液体的粘度、比重、导电性均会发生变化。在含有离子液体的混合物中，离子的溶剂化主要是靠离子与分子溶剂之间的氢键、离子-偶极、离子-诱导偶极等相互作用来实现的。在离子液体的浓度被无限稀释的极限条件下，离子-离子间的相互作用可以忽略。离子液混合物物理化学性质的研究对于指导对离子液体在各个领域应用深入研究具有重要的价值。
3、离子液体应用离子液体在化学合成、化学工业、制药业等领域具有广泛的应用。以下主要介绍其主要的应用。
(1)在离子液体中的过渡金属催化氢化和偶联等反应离子液体作溶剂的过渡金属催化氢化反应已有大量报导，它一方面作溶剂，又作助催化剂(cocatalyst)，与水和其它普通有机溶剂相比，离子液体是催化剂又是很好的溶剂，它使催化活性稳定。离子液体在过度金属类化学反应和分离中具有重要价值。
(2)离子液体在萃取分离中的应用以离子液体为萃取相，则离子液体应与萃余相不相溶，目前的研究都是从水溶液中萃取有机或无机物，萃取物不同所选离子液体也应不同。这些包括萃取有机物的研究、用超临界CO2从离子液体中萃取有机物、用离子液体从水中萃取金属离子、在离子液体上引入配位原子萃取金属离子等。
(3)亲核取代反应及芳烃取代中的离子液体脂肪族亲核取代反应利用离子液体作为PTC是很好的选择，但是通常要用到二氯甲烷、甲苯和氯苯作溶剂，由于卤代烃的使用越来越受到限制，离子液体作溶剂及催化亲核取代反应自然受到重视，它一方面能活化阴离子，且离子液体的阳离子部分像PTC一样是有效的催化剂，如氯苄与氰化物的反应等。
近来，有关芳香重氮盐被氟取代在离子液体中进行，取得了相当大的进展，而且操作简便，产率几乎定量，离子液体可回收数次。在离子液体中的硝化也有效地改变经典的硝化方法，克服了传统反应需要中和反应后强酸性液体的弊病。有关芳香重氮盐被氟取代在离子液体中进行，取得了相当大的进展，而且操作简便，产率几乎定量，离子液体可回收数次。在离子液体中的硝化也有效地改变经典的硝化方法，克服了传统反应需要中和反应后强酸性液体的弊病。
(4)离子液体提高化学反应的选择性提高化学反应的选择性，减少付产物是化学工业研究的重要内容。离子液体在提高化学反应选择性中发挥重要的作用。Park和Kazlauskas报道葡萄糖在[moemim][BF4]中的区域选择性酰基化反应产率高达99％，选择性93％，此值远远高于通常使用的有机溶剂中的值。但是，有关离子液体在提高化学选择反应的机理仍然有待于进一步研究。
离子液体不但可以作为很好PTC，而且还可以起着重要的溶剂、催化剂作用。离子液体作为反应溶剂广泛应用于有机合成中，多数离子液体表现出中等极性有机溶剂的性质，其极性相当于醇和两极非质子溶剂。比如，[bmim][PF6]的极性大于乙腈而小于甲醇。目前，采用离子液体作为相转移催化剂在主要应用亲核取代反应的18F正电子放射性示踪剂合成中，已经取得很大的进展。离子液体不仅能够促进反应速度，而且能够提高反应的选择性。
(二)有机合成中的保护基和化学选择性反应方法1、正电子放射性示踪剂介绍所谓放射性示踪剂是指无创伤性用于对疾病的早期诊断、治疗方案制定及疗效评价的具有放射性标记化合物的临床诊断试剂。用于人体的放射性示踪剂如果也具有治疗作用的话也被称为放射性药物。目前将放射性示踪剂分成两大类一类是用于SPECT(single photon emission computer tomography，SPECT)显像的单光子放射性示踪剂；另一类是用于PET(positron emissiontomography，PET)的正电子放射性示踪剂。在我国获得国家药品监督管理局批准的放射性药物称为放射性药品。可以看出对于单光子或正电子放射性示踪剂的要求相对低于放射性药物。
标记化合物是指分子中原子或原子基团被相似或不同的具有放射性原子或原子基团所取代，在标记的过程中可以采用各种不同的物理化学条件以获得某种特殊的标记化合物。正电子放射性示踪剂是指采用正电子放射核素标记的标记化合物，由于正电子放射性药物大多数属于短半衰期的核素，所以标记原理、技术、方法和长半衰期核素标记的药物有一定的区别。对于短半衰期放射性药物由于半衰期短，所以一般需要采用全自动化学合成方法。而且正电子放射性核素标记化合物和普通单光子放射性化合物具有本质区别。这些区别主要在于正电子放射性核素标记化合物(在PET/CT中心通常称其为正电子放射性示踪剂前体(precursor)或中间体(intermediate product)一般需要在合成前我们要对不参与离去或目标反应的化合物中化学部位或官能团进行有效的保护起来，在核素标记后为了保证正电子放射性示踪剂或药物的生物化学活性需要去除这些有效的保护基团。另外，为了提高在化合物分子上特定位置的标记率，目前大多采用在保护化学物官能团后再在化合物特定分子引入离去基团以加速正电子放射性核素标记过程。单光子放射性示踪剂(比如99mTc)的标记物一般采用形成螯合物的直接标记法，在标记后也不存在去除保护的问题。和单光子放射性药物比较正电子放射性示踪剂是严格意义上具有示踪剂功能的示踪剂，能够真实从分子水平反映生命活动过程和特征，所以具有广阔发展前景。
2、有机合成中的化学选择性、区域选择性和立体选择性反应高选择性的有机反应是有机合成方法学研究中的重要课题之一。在选择合适的反应容积和反应条件可以提高反应的选择性。有机合成的选择性包括化学选择性(chemoselectivity)、区域选择性(regioselectivity)和立体选择性(stereoselectivity)。化学选择性是取决于不同官能团的反应差异。区域选择性是取决于活性基团周围不同位置的反应性差异。立体选择性涉及产物分子的相对或绝对立体化学问题。
1)有机化学合成中保护基团使用在有机合成过程将不希望发生反应的部位保护起来成为衍生物的形式，待达到目的之后再恢复原来的官能团，这样的方法被称为“保护基团”(protecting groups)法。为了达到化学选择性和区域选择性包括选用保护基、活化基和阻断基的应用。采用保护基团方法提高了反应的区域选择性、提高了反应的立体选择性并有利于反应产物的分离。目前使用的保护基按照官能团区分有醇、酚羟基的保护常用的保护基主要有t-BuCO(Piv)、PhCO、CH3CO、CICH2CO和CF3CO等。羟基的保护是正电子放射性示踪剂中间体合成过程最常使用的方法，其中又以对羟基的酰化保护最为常用。一般使用的酰化剂有酸酐、酰氯、乙酸、苯甲磺酰、苯甲磺酸、甲磺酸等。酰酐反应活性要大于酰氯、乙酸等，在酸酐、酰氯酰化反应过程中如果加入高氯酸能够加速反应过程，提高酰化产率。比如，从D-甘露糖合成三氟甘露糖合成过程就需要对D-甘露糖的羟基进行有效的保护起来。目前普遍认为对D-甘露糖羟基有效保护是采用酸酐。正电子放射性药物主要用于研究人体组织脏器血流灌注，细胞糖、蛋白质和脂肪酸的代谢，体内抗原和抗体结合，受体以及基因表达的状况。正电子放射性药物对于在分子水平研究疾病病理和生理过程具有重要的价值。
羰基的保护对于醛、酮羰基最常用保护方法是将其转换成缩醛、缩酮或硫代缩醛、缩酮等。常用的保护基团有N-氯代琥酰亚胺、1，3二氧杂烷等。
羧基和巯的保护羧基保护主要是阻止碱性与羧酸质子之间的反应，最常用的方法是将羧酸转化成相应的羧酸酯。巯基的保护主要是将其转换成硫醚、硫代缩酮。
氨基的保护在有机合成中，特别是多肽合成过程中对氨基的保护是非常重要的。对于氨基保护有多种技术和方法可以供我们选择。通常采用的氨基保护基有叔丁氧羟基(Boc)、9-茐甲氧羰基(Fmoc)、苄氧羰基(Cbz)、三氯乙氧羰基(Tceoc)等。其中Boc是最常选择的氨基保护基。
末端炔C-H的保护和磷酸根的保护末端炔烃具有酸性，所以在合成中需要保护。在核酸的合成过程中需要对磷酸单酯或双酯的保护。2-氰乙基是广泛使用的膦酸酯保护基，另外2-(2-吡啶)乙基也是磷酸根较稳定的保护基。
在实际工艺实施中，对保护基、活化基和阻断基选择需要考虑来源方便，成本低，达到保护效率高，保护基在高度专一的条件下能够高选择性、高效率被除去，离去基团引入容易，付产物少，后处理过程简单，在分离、纯化、各种层析技术处理过程稳定。所以在选择对保护基、活化基和阻断基选择需要从综合处理观点出发选择最佳的保护基和离去基团。
2)单糖和核苷合成中的立体化学单糖是组成多糖和天然产物中糖组分的最基本单元，葡萄糖又是整个具有六元或五元的糖类化合物的母体化合物。葡糖糖中半缩醛环的生成造就了一个新的不对称中心，即异头碳中心，这种环状半缩醛被称之为端基异构体，分别命名为α和β异构体。端基异构中心是指醛糖的C-1或酮糖的C-2，他们是单糖分子中最具有活性的部分。所于C-1和C-2也是具有高度的区域选择性化学反应。糖的羟基具有与一般醇的羟基类似的化学性质。在葡萄糖分子中的羟基一级羟基的活性要明显大于二级羟基的活性，因此能够容易进行一级羟基选择性的脂化、醚化。对于一些阻位大的试剂，这种选择性就更为明显。除了化合物或分子自身因素影响立体构象外，溶剂也发挥者重要的作用。比如，在四烷基铵卤代物的崔化下，在二氯甲烷中，α-卤代物总能快速地部分地异构为β-异构体。
核苷合成中的立体化学合成存在立体选择和区域选择。糖苷化的结果常形成α和β构型核苷的混合物，需要对其纯化才能获得目的产物。Baker-Tipson的trans-规律揭示糖苷合成中的立体选择性。该规律叙述为如果卤代糖是1，2-顺式(cis)-构型(α-卤代糖)，即卤素和2位的酰氧取代基处于同侧(cis)或说顺式，则该糖和杂环碱基在C(1)位处产生-个SN2反应转换历程，形成的核苷构成1，2’-反式(trans)构型，即连在糖C(1)位的碱基和糖上2’-取代基呈现反式构型。该规律告诉我们核苷α和β构型完全取决与参与反应糖类型，这对于指导合成目的产物具有重要实际意义。也有发现采用3，5-保护的2-脱氧呋喃核糖-1-氯化物或溴化物时，大于95％的卤素在糖环上处于α-构型，根据SN2糖苷化反应，理应合成β-核苷，但是最后均为异构化产物。这可能是由于糖环氧原子的孤对电子促进1-位的卤素脱除，而形成碳正离子，这样杂环碱基从糖平面两侧进攻的机率相等，必然会产生α-和β-混合核苷。
核苷的区域选择性在核苷的合成过程同样具有重要意义。当自由或者硅烷化的有机氮杂环碱基上含有多于一个氮原子时，这些氮原子均有可能和糖基反应形成C-N糖苷键，产生相应的不同的核苷。嘧啶类似物核苷的合成，其区域选择性受到氮杂环上羰基的影响。然而，不同位置上的氮原子和糖基形成糖苷，受到动力学或热力学原因的控制。对于嘧啶核苷的合成，要达到区域选择性的目的，常可以将不希望形成核苷键的N(1)或N(3)原子预先用一些基团保护起来。常选择N-烷基化的方法，这样就很容易地在糖苷化过程中，仅得到一种高纯度的核苷异构体。
在上述有机化学合成采用保护基对官能团进行保护的过程，离子液体起着重要的催化和提高化学选择性作用。比如，茐烯糖氧化成环氧化合物很容易，但是生成的环氧化合物也容易水解，在离子液体[bmim][BF4]中，在甲基三氧化铼催化下可以获得稳定的环氧化合物。乙酰乙酸乙酯可以在离子液体[bmim][BF4]、[bmim][NTf2]、[bmim][bpy]、[bmim][OTf]等中有效地进行对成选择性加氢。离子液体能够选择性提高酰化速度和效率已经广泛引起有从事机化学合成者地关注。但是，目前在正电子放射性示踪剂中间体合成研究中采用离子液体研究报道极少，更谈不上规律可循。这也是我们需要研究的重点。
18F标记胸腺嘧啶类示踪剂(18F-FLT)前体(中间体)合成胸腺嘧啶是DNA合成的重要原料，它能够间接或直接反映生物体细胞DNA代谢活跃程度，提供细胞增殖的信息。自从1991年首次报道采用18F标记胸腺嘧啶类前体作为反应细胞增殖的正电子放射性示踪剂后。目前已经有两种用于18F-FLT合成前体(见图2)。1997年Grierson等对胸腺嘧啶类前体选择和合成方法进行详细的研究，并选择2，3’-酐-5’-O-(4，4’-二甲氧基三苯甲基)胸腺嘧啶(2，3’-anhydro-5’-O-(4，4’-dimethoxytrityl)thymidine(DMTThy))(见图3)作为合成18F-FLT前体。在5’位选择保护基团不同，可以获得多种DMTThy衍生物。但是，从临床实际应用的情况来看DMTThy前体获得18F-FLT的标记率仅仅5％-10％，这样的标记率是无法作为常规正电子放射性示踪剂使用的。另外，采用DMTThy作为18F-FLT标记前体在标记过程需要160度左右很高的温度加热，使标记过程复杂化。
为此，Martin SJ，Grierson等人开始研究新的标记18F-FLT前体的胸腺嘧啶衍生物和合成工艺。其基本思想还是在3’位置引入18F。为了达到此目的仍然需要对5’、嘧啶环N进行保护，在3’位置引入离去基团以提高标记率及标记后产物的放射化学纯度。Grierson等报道以3-N-(2，4-dimethoxybenzyl)-1-[5-O-(4，4’-dimethoxytrityl)-3-O-nosyl-2-deoxy-β-D-lyxofuranosyl]thymine作为合成18F-FLT前体合成18F-FLT。但是，3位N上2，4-dimethoxybenzyl和5位O上4，4’-dimethoxytrityl保护基需要采用硝酸铵铈去除。这样由于铈盐存在，在保护基离去后需要采用过滤分离步骤而增加合成工艺的复杂性，对18F-FLT全自动化合成过程实现增加困难。Martin SJ等提出对3位N采用Boc保护基以便于一步完成去保护基目的。另外，Martin SJ在5’O引入三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl作为保护基，3’位置引入4-硝基苯磺酰(4-nitrobenzenesulfony(nosyl))作为离去基团。明显提高了18F-FLT产率(19.8％)。Martin SJ等和kim等研究表明对3位N进行保护和未进行保护对18F-FLT合成效率并无显著影响。
Martin SJ等研究从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine(见图4)合成过程可以分成在5’位选择性引入三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl类作为保护基；在3’位引入离去基团，比如4-硝基苯磺酰(4-nitrobenzenesulfony(nosyl))作为离去基团；对3位N进行保护。从等研究从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine合成过程总体产率大约是31％。从不同作者报道结果综合起来发现从胸腺嘧啶开始合成DMTThy产率在80％以上。由此可见，提高等研究从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine产率关键是提高3’位4-nitrobenzensulfonyl产率，也就是提高4-nitrobenzensulfonyl在3’位引入化学反应的选择性、区域选择性和立体选择性。只有这样才能够提高等研究从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine产率。可以，迄今在提高3’位引入4-nitrobenzensulfonyl类似基团的报道很少。我们对采用离子液体作为催化羟基酰化保护基反应和提高3’高选择性离去基团引入显著提高了从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine效率方法和工艺进行研究后发现采用离子液体能够显著提高从胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine及类似产物产率和合成效率，其合成产率可以达到60％，节约合成达到25％以上。
实施例13-N-叔丁基酰基-(5’-O-(4，4’-二甲氧三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-b-D-5呋喃)胸腺嘧啶[3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopento furanosyl)thymine]的合成步骤3-N-叔丁基酰基-(5’-O-(4，4’-二甲氧三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-b-D-5呋喃)胸腺嘧啶流程分为三个阶段首先以胸腺嘧啶开始合成[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶，然后[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶后，对嘧啶官能团进行保护后获得最终产物即3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine。也可以将通过第一步和第二步合成流程获得的[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶直接作为前体(中间体)。
1、[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶取胸腺嘧啶(1.5g，6.0mmol)+dimethoxy tritylchloride双甲氧基三苯甲基氯(2.54克，7.4mmol)搅匀时加入30ml吡啶，[bmim][BF4]1ml，室温下3小时。在0度情况时甲磺酰酐(1.16ml，16mmol)，反应3小时。产物和甲苯一起供蒸馏(反应和浓缩)。用二氯甲烷、碳酸氢钠和水洗剂。用无水硫酸钠干燥。有机物溶在120EtOH 120ml，和3ml 10N NaOH。加热80度1.5小时，用乙酸中合和甲苯浓缩。
2、[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶将产物1(0.8g，1.48mmol)+10ml吡啶，在0度时4-硝基苯磺酰氯(0.92g，2.91mmol)+三氟甲磺酸银(1.1g，2.9mmol)，[bmim][OTf]0.5ml。0度50分钟，室温40分钟。加入EtOAc，过滤，水洗剂。再用Na2SO4干燥。
3、3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine合成取产物3(1.41g，1.93mmol)+20ml THF t-BOC2O(二碳酸二叔丁酯，0.49g，2.12mmol)、[bmim][OTf]0.5ml后，搅匀再加入DMAP(二甲基氨基吡啶，dimethyaminopyridine)室温下80分钟。再室温下放置4小时。后用乙酸乙脂稀释。水、1N HCI、碳酸氢钠稀后。用Na2SO4干燥。产物用柱分离(硅胶柱，洗脱液己烷∶乙酸乙脂1∶1)。
4、经过分离获得最终产物。合成效率可以达到60％以上。
5、也可以不对嘧啶官能团进行保护，直接将[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶作为18F-FLT的前体(中间体)。其产率可以达到70％以上。
权利要求
1.18F标记正电子放射性示踪剂前体的制备工艺，其特征在于，按如下步骤依次进行1)[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制备；采用离子液体作为催化剂，结合原料化合物进行反应；2)[5’-O-(4，4’-双甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制备；对步骤1)所生成的中间产物进行分离处理；3)3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine的合成；在步骤2)所得产物中引入磺酰基作为离去基团，采用离子液体进行反应处理；4)最终产物的分离。
2.按照权利要求1所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于对步骤1)所述的活性反应基团加以保护。
3.按照权利要求2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述活性反应基团为羟基、氨基。
4.按照权利要求1～3之任一所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述前体为3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine。
5.按照权利要求3所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述原料化合物为胸腺嘧啶。
6.按照权利要求1或2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述步骤4)最终产物的分离采用萃取、洗剂、干燥和结晶的方式。
7.按照权利要求1或2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述步骤4)采用高压液相色谱(HPLC)柱对最终产物进行分离。
8.按照权利要求1或2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于采用微波加热方式对步骤4)中的最终产物进行分离。
9.按照权利要求1或2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于采用电炉加热方式对步骤4)中的最终产物进行分离。
10.按照权利要求2或3所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于步骤1)中对羟基进行酰化保护。
11.按照权利要求10所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于所述保护基为三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl。
12.按照权利要求1或2所述的18F标记正电子放射性示踪剂前体的合成工艺，其特征在于在步骤3)中采用4-硝基苯磺酰4-nitrobenzenesulfony(nosyl)作为离去基团。
全文摘要
本发明公开一种
文档编号A61K51/04GK1911952SQ20061004759
公开日2007年2月14日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者郭启勇, 辛军 申请人:郭启勇, 中国医科大学附属第二医院