CN101595083B - [f-18]-标记的l-谷氨酸、[f-18]-标记的l-谷氨酰胺、它们的衍生物和应用以及制备方法 - Google Patents

[f-18]-标记的l-谷氨酸、[f-18]-标记的l-谷氨酰胺、它们的衍生物和应用以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明记载了式(I)所示的化合物[F-18]标记的L-谷氨酸、[F-18]标记的L-谷氨酸盐及其衍生物，及它们的合成和它们的应用。

Description

[F-18]-标记的L-谷氨酸、[F-18]-标记的L-谷氨酰胺、它们的衍生物和应用以及制备方法
技术领域
本发明涉及以专利权利要求为特征的主题，即通式I的[F-18]-标记的L-谷氨酸和[F-18]-标记的L-谷氨酰胺，它们的衍生物和应用以及制备方法。
背景技术
恶性瘤的早期诊断在肿瘤患者的生存预后中具有重要作用。在诊断中，非侵害性的诊断成像法是重要的工具。近年来，已证明特别是PET(正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography))技术非常有用。PET技术的灵敏性和特异性主要取决于所使用的信号发射物质(示踪剂)及其在体内的分布。在找寻适当的示踪剂的过程中，试图利用肿瘤细胞所具有的区分肿瘤组织和周围健康组织的特点。18F是用于PET的优选的商用同位素。由于18F少于2小时的短的半衰期，18F对制备适当的示踪剂提出了特殊要求。对于此同位素而言，困难且冗长的合成路线和纯化过程是不合适的，否则，在示踪剂被用于诊断前，该同位素的放射性的相当大部分就已经衰变。因此在合成18F示踪剂时，通常不能采用已有的用于非放射性氟化的合成路线。另外，对于示踪剂合成，18F的高比放射性(约80GBq/nmol)导致产生极少量的[18F]氟化物，而这又要求大大过量的前体并使得基于非放射性氟化反应的放射合成策略的结果无法预测。
FDG([18F]2-氟脱氧葡萄糖)-PET是肿瘤的诊断和进一步的临床监测中广泛接受和应用的工具。恶性肿瘤与宿主机体竞争获取供应营养的葡萄糖供给(Warburg O.den Stoffwechsel der Carcinomzelle.Biochem.Zeitschrift1924；152：309-339；Kellof G.Progress and Promise of FDG-PET Imaging forCancer Patient Management and Oncologic Drug Development.Clin CancerRes.2005；11(8)：2785-2807)。这里，肿瘤细胞的葡萄糖代谢通常高于周围正常组织细胞。在氟脱氧葡萄糖(FDG，葡萄糖衍生物)的应用中利用这一特点，其被更大量地运输至细胞中，但经磷酸化为FDG 6-磷酸酯后，被代谢地滞留在细胞中(“瓦氏效应(Warburg effect)”)。因此18F-标记的FDG是用于使用PET技术检查患者的肿瘤的有效的示踪剂。在寻找新的PET示踪剂的过程中，最近氨基酸也越来越多地应用于18F PET成像(例如(综述)：EurJ Nucl Med Mol Imaging.2002May；29(5)：681-90)。这里，一些18F-标记的氨基酸适合于测量蛋白质的合成速率，但是大部分其它衍生物用于测量肿瘤中直接的细胞摄取量。已知的18F-标记的氨基酸源于如酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺和非天然氨基酸(如J.Nucl Med 1991；32：1338-1346，JNucl Med 1996；37：320-325，J Nucl Med 2001；42：752-754和J Nucl Med1999；40：331-338)。还没有已知的18F-标记的谷氨酸和谷氨酰胺衍生物，但是非放射性的氟化谷氨酰胺和谷氨酸衍生物却是常用的；例如，那些在γ-位包含氟的衍生物(如(综述)：Amino Acids.(2003)Apr；24(3)：245-61)或β-位包含氟的衍生物(如Tetrahedron Lett.；30；14；1989；1799-1802，J.Org.Chem.；54；2；1989；498-500，Tetrahedron：Asymmetry；12；9；2001；1303-1312)。
过去已报道了在化学官能团上具有保护基且在β-位或γ-位具有离去基团的谷氨酸衍生物。因此提供了在γ-位为甲磺酸基或溴化物的谷氨酸盐的信息，其酸和胺官能团具有酯或Z保护基(J.Chem.Soc.Perkin Trans.1；1986；1323-1328)或例如不带有保护基的γ-氯谷氨酸的信息(Synthesis；(1973)；44-46)。对于各种相似的衍生物也已有同样地报道，然而，其中离去基团在β-位：如Chem.Pharm.Bull.；17；5；(1969)；879-885，J.Gen.Chem.USSR(Engl.Transl.)；38；(1968)；1645-1648；Tetrahedron Lett.；27；19；(1986)；2143-2144，Chem.Pharm.Bull.；EN；17；5；1969；873-878，法国专利1461184，日本专利13142。
现有的用于肿瘤诊断的PET示踪剂具有一些无可置疑的缺点：例如，虽然FDG优选在具有增强的葡萄糖代谢的细胞中积累，但是与其它的病理和生理状态有关的细胞和组织例如感染的病灶或创伤愈合中也会出现增强的葡萄糖代谢(总结于J.Nucl.Med.Technol.(2005)，33，145-155)。经常难以断定以FDG-PET方法检测到的损害是源于肿瘤，还是归因于组织的其它生理或病理状态。总而言之，肿瘤学中通过FDG-PET的诊断活动的灵敏度为84％，特异性为88％(Gambhir等“A tabulated summary of the FDG PETliterature”J.Nucl.Med.2001，42，1-93S)。例如，由于在健康脑组织中有大量的FDG积累，因此脑部的肿瘤只能很差地显示。
迄今为止已知18F-标记的氨基酸衍生物在有些情况下非常适合于检查脑部的肿瘤((综述)：Eur J Nucl Med Mol Imaging.2002May；29(5)：681-90)，然而，在其它肿瘤中，它们无法与称为“黄金标准品”(gold standard)的[18F]2-FDG的成像性质匹敌。迄今为止，F-18标记的氨基酸在肿瘤组织中的代谢积累和保留通常低于FDG。此外，化学上迫切需要获得异构体纯的F-18标记的非芳香性氨基酸。
已描述，以与葡萄糖相似的方式，谷氨酸和谷氨酰胺在增生的肿瘤细胞中的代谢增强(Medina，J Nutr.1131：2539S-2542S，2001；Souba，Ann Surg 218：715-728，1993)。蛋白质和核酸合成及能量产生本身速度的增加被认为是肿瘤细胞消耗谷氨酰胺增加的原因。文献中已报道与天然底物相同的相应的C-11-和C-14-标记的化合物的合成(如Antoni，Enzyme Catalyzed Synthesis ofL-[4-C-11]Aspartate and L-[5-C-11]Glutamate.J.Labelled Compd.Radiopharm.44；(4)2001：287-294)和Buchanan，The biosynthesis of showdomycin：studies with stable isotopes and the determination of principal precursors.J.Chem.Soc.Chem.Commun.；EN；22；1984；1515-1517)。使用C-11-标记的化合物的最初的指征没有表现出任何显著的肿瘤积累。
发明内容
本发明的目的是发现适于基于PET的诊断的[18F]-标记的形式的新化合物。
所述目的通过提供如本发明所述的[18F]-标记的L-谷氨酸和[18F]-标记的L-谷氨酰胺、和如通式(I)所述的它们的衍生物，包括它们的非对映异构体和对映异构体来实现：
其中
A表示
a)羟基，
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
e)N(C1-C5烷基)2，
f)NH2，
g)N(H)-L，
h)O-L，或
i)O-Z，
G表示
a)羟基，
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基，
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基或
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基，
R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)支链或无支链的18F-C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的18F-C1-C5烷基，
e)支链或无支链的18F-羟基-C1-C5烷基，
f)支链或无支链的18F-C2-C5烯基，或
g)支链或无支链的18F-C2-C5炔基，
h)羟基，
i)支链或无支链的C1-C5烷基或
j)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基都不包含18F同位素，
L表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)支链或无支链的C2-C5烯基，
c)支链或无支链的C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基或
d)支链或无支链的C2-C5炔基，
且
Z表示金属阳离子等价物，其可以是一价或二价，其中二价金属可以与两个如本发明所示结构的基团离子结合。
其中n＝0、1、2或3，且其中所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明所涉及的主题的一部分。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于A表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)丙氧基，
e)NMe2，
f)NEt2，
g)NH2，
h)N(H)-L或
i)O-L，
j)O-Z。
进一步优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于A表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)NMe2，
e)NH2，或
f)N(H)-L。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于A表示
a)羟基，
b)甲氧基或
c)NH2。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于A表示
OH。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于A表示
NH2。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于G表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)丙氧基，
e)异丙氧基，或
f)O-C2H4-OMe。
进一步优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于G表示
a)羟基，
b)甲氧基，或
c)乙氧基。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于G表示
a)羟基或
b)甲氧基。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)18F-甲氧基，
d)18F-乙氧基，
e)18F-丙氧基，
f)18F-甲基，
g)18F-乙基，或
h)18F-丙基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
进一步优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)18F-甲氧基，
d)18F-甲基，或
e)18F-乙基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F或
c)18F-甲基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1选自OH、CH3、C2H5和C3H7，且R2表示18F。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R2选自OH、CH3、C2H5和C3H7，且R1表示18F。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1表示H且R2表示18F。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于R1表示18F且R2表示H。
优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于L表示
a)甲基，
b)乙基，
c)丙基，
d)异丙基，
e)-C2H4-OMe，或
f)-C2H4-O-C2H4-OMe。
特别优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于L表示
a)甲基或
b)乙基。
同样优选的如式(I)所述的本发明的化合物的特征在于
Z表示碱金属和碱土金属离子以及镍，其可以是一价或二价的，其中二价的金属可以与两个如本发明所示结构的基团离子结合。
Z优选选自Na+、K+、Ca2+和Mg2+。
式(I)所示的优选化合物的所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
另外，特别优选的是下组化合物中的任意一个化合物，其中所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分：
如本发明通式(I)所述的化合物的制备方法的特征在于：式(I)所示的化合物是引入18F同位素后由式(II)所示的化合物的前体化合物得到的。另一方面，本发明因此还涉及式(II)的化合物：
其中A′表示
a)羟基，
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
e)N(C1-C5烷基)2，
f)NH2，
g)N(H)-U，
h)N(H)-L′，或
i)O-L′，G′表示
a)羟基，
b)O-Z′，
c)支链或无支链的O-C1-C5烷基，
d)支链或无支链的O-C2-C5烯基，
e)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，或
f)支链或无支链的O-C2-C5炔基，R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)支链或无支链的18F-C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的18F-C1-C5烷基，
e)支链或无支链的18F-羟基-C1-C5烷基，
f)支链或无支链的18F-C2-C5烯基，或
g)支链或无支链的18F-C2-C5炔基，
h)羟基，
i)支链或无支链的C1-C5烷基，或
j)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基不包含18F同位素，Q表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N(H)-烯丙基氧基羰基，
c)N(H)-苄氧基羰基，
d)N(H)-乙氧基羰基，
e)N(H)-甲氧基羰基，
f)N(H)-丙氧基羰基，
e)N(H)-2，2，2-三氯乙氧基羰基，
f)N(H)-1，1-二甲基丙炔基，
g)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基，
h)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基，
i)N(H)-环丁基羰基，
j)N(H)-1-甲基环丁基羰基，
k)N(H)-乙烯基羰基，
l)N(H)-烯丙基羰基，
m)N(H)-金刚烷基羰基，
n)N(H)-二苯基甲基羰基，
o)N(H)-肉桂基羰基，
p)N(H)-甲酰基，
q)N(H)-苯甲酰基，
r)N(H)-三苯甲基，
s)N(H)-p-甲氧基苯基二苯基甲基，
t)N(H)-二(p-甲氧基苯基)苯基甲基，
u)或
v)N-(叔丁氧基羰基)2，L′表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)支链或无支链的C2-C5烯基，
c)支链或无支链的C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，或
d)支链或无支链的C2-C5炔基，U表示
a)叔丁氧基羰基，
b)烯丙基氧基羰基，
c)苄氧基羰基，
d)甲氧基羰基，
e)丙氧基羰基，或
f)乙氧基羰基，X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)取代或未取代的芳基，
c)芳烷基或
d)杂芳基，
并且
Z′表示金属阳离子等价物，其可以是一价或二价的，其中二价金属可与两个如本发明所示结构的基团离子结合，或者可与氨基酸衍生物的羧基和胺官能团形成配位键，
Z′优选选自Na+、K+、Ca2+和Mg2+或是Ni2+，
其中n＝0、1、2或3，且所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)叔丁氧基，
e)NMe2，
f)NEt2，
g)NH2，
h)N(H)-U，
i)N(H)-L′或
j)O-L′。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)NMe2，
e)N(H)-U，
f)NH2，或
g)N(H)-L′。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示
a)羟基，
b)乙氧基，
b)甲氧基，
c)N(H)-U或
d)NH2。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示
a)羟基，
b)支链或无支链C1-C5烷氧基，
c)-NH-叔丁氧基羰基，或
d)NH2。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示乙氧基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于A′表示NH2。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于G′表示
a)羟基，
b)OZ′，
c)甲氧基，
d)乙氧基，
e)叔丁氧基，
f)异丙氧基，或
g)O-C2H4-OMe。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于G′表示
a)羟基，
b)OZ′，
c)甲氧基，或
d)乙氧基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于G′表示
a)羟基，
b)OZ′，或
c)甲氧基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于G′表示乙氧基。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)18F-甲氧基，
d)18F-乙氧基，
e)18F-丙氧基，
f)18F-甲基，
g)18F-乙基，或
h)18F-丙基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F，
c)18F-甲氧基，
d)18F-甲基，或
e)18F-乙基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1和R2表示
a)氢，
b)18F或
c)18F-甲基，
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1选自OH、CH3、C2H5和C3H7，且R2表示18F。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R2选自OH、CH3、C2H5和C3H7且R1表示18F。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1表示H且R2表示18F。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于R1表示18F且R2表示H。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于Q表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N(H)-苄氧基羰基，
c)N-(叔丁氧基羰基)2，或
d)
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于Q表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N-(叔丁氧基羰基)2，或
c)
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于Q表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，或
b)
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于Q表示N(H)-叔丁氧基羰基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于Q表示
优选的如式(II)所述的本发明中的化合物的特征在于L′表示
a)甲基，
b)乙基，
c)丙基，
d)异丙基，
e)-C2H4-OMe，或
f)-C2H4-O-C2H4-OMe。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于L′表示
a)甲基，或
b)乙基。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于U表示
a)叔丁氧基羰基，
b)烯丙基氧基羰基，或
c)乙氧基羰基。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于U表示
a)叔丁氧基羰基，或
b)乙氧基羰基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于U表示叔丁氧基羰基。
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)取代或未取代的芳基或
c)芳烷基。
进一步优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，或
b)取代或未取代的芳基。
特别优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″表示苯基或表示2-位取代的苯基。
Z′表示金属阳离子等价物，其可以是一价或二价的，其中二价金属离子可以与两个如本发明所示结构的基团离子结合，或者可与氨基酸衍生物的羧基和胺官能团形成配位键，
优选的如式(II)所述的本发明的化合物的特征在于
Z′表示Ni2+离子或
Z′选自：Na+、K+、Ca2+和Mg2+，
其中如式(II)所述的本发明的优选的化合物的所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
此外，特别优选选自以下组中的任一单独的化合物，其中所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分：
如本发明所述的式(II)化合物的制备方法的特征在于：大部分的如式(II)所示的化合物可引入18F同位素后由式(III)的化合物的前体化合物制得。
第三方面，本发明涉及式(III)的化合物：
其中
A″表示
a)羟基，
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
e)N(C1-C5烷基)2，
f)NH2，
g)N(H)-U′，
h)N(H)-L″或
i)O-L″，G″表示
a)羟基，
b)O-Z″，
c)支链或无支链的O-C1-C5烷基，
d)支链或无支链的O-C2-C5烯基，
e)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
f)支链或无支链的O-C2-C5炔基，或
g)三苯基甲氧基，R3和R4表示
a)氢，
b)支链或无支链的E-C1-C5烷氧基，
c)支链或无支链的E-C1-C5烷基，
d)支链或无支链的E-羟基-C1-C5-烷基，
e)支链或无支链的E-C2-C5烯基，
f)支链或无支链的E-C2-C5炔基，
g)羟基，
h)支链或无支链的C1-C5烷基，或
i)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
条件是恰好取代基R3或R4之一包含E且在每种情况下另一个取代基不包含E，
E表示
a)氯，
b)溴，
c)甲磺酰基氧基，
d)三氟甲磺酰基氧基，
e)九氟丁氧基，或
g)甲苯磺酰基氧基，Q′表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N(H)-烯丙基氧基羰基，
c)N(H)-苄氧基羰基，
d)N(H)-乙氧基羰基，
e)N(H)-甲氧基羰基
f)N(H)-丙氧基羰基，
g)N(H)-2，2，2-三氯乙氧基羰基，
h)N(H)-1，1-二甲基丙炔基，
i)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基，
j)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基，
k)N(H)-环丁基羰基，
l)N(H)-1-甲基环丁基羰基，
m)N(H)-乙烯基羰基，
n)N(H)-烯丙基羰基，
o)N(H)-金刚烷基羰基，
p)N(H)-二苯基甲基羰基，
q)N(H)-肉桂基羰基，
r)N(H)-甲酰基，
s)N(H)-苯甲酰基，
t)N(H)-三苯甲基，
u)N(H)-对甲氧基苯基二苯基甲基，
v)N(H)-二(对甲氧基苯基)苯基甲基，或
w)
x)N-(叔丁氧基羰基)2，L″表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)支链或无支链的C2-C5烯基，
c)支链或无支链的C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基或
d)支链或无支链的C2-C5炔基，U′表示
a)叔丁氧基羰基，
b)烯丙基氧基羰基，
c)苄氧基羰基，或
d)乙氧基羰基，X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)取代或未取代的芳基，
c)芳烷基或
d)杂芳基，且
Z″表示金属阳离子等价物，其可以是一价或二价的，其中二价金属可以与两个如本发明所示结构的基团离子结合，或者可与氨基酸衍生物的羧基和胺官能团形成配位键，
Z″优选选自Na+、K+、Ca2+和Mg2+或是Ni2+，
其中n＝0、1或2且所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于A″表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)叔丁氧基，
e)NMe2，
f)NEt2，
g)NH2，
h)N(H)-U′，
i)N(H)-L″或
j)O-L″。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于A″表示
a)羟基，
b)甲氧基，
c)乙氧基，
d)NMe2，
e)N(H)-U′，
f)NH2，或
g)N(H)-L″。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于A″表示
a)羟基，
b)乙氧基，
c)甲氧基，
d)N(H)-U，或
e)NH2。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于G″表示
a)羟基，
b)OZ″，
c)甲氧基，
d)乙氧基，
e)叔丁氧基，
f)异丙氧基，或
g)O-C2H4-OMe。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于G″表示
a)羟基，
b)OZ″，
c)甲氧基，或
d)乙氧基。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于G″表示
a)羟基，
b)OZ″，或
c)甲氧基。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于R3和R4表示
a)氢，
b)E-甲氧基，
c)E-乙氧基，
d)E-丙氧基，
e)E-甲基，
f)E-乙基，或
g)E-丙基，
条件是恰好取代基R3或R4之一包含E且在每种情况下另一个取代基是氢。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于R3和R4表示
a)氢，
b)E-甲氧基，
c)E-甲基，或
d)E-乙基，
条件是恰好取代基R3或R4之一包含E并且在每种情况下另一个取代基是氢。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于R3和R4表示
a)氢或
b)E-甲基，
条件是恰好取代基R3或R4之一包含E并且在每种情况下另一个取代基是氢。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于E表示
a)氯，
b)溴，
c)甲磺酰基氧基，
d)三氟甲磺酰基氧基或
e)甲苯磺酰基氧基.
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于E表示
a)氯，
b)溴，
c)甲磺酰基氧基，
d)三氟甲磺酰基氧基或
e)甲苯磺酰基氧基。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于E表示
a)溴，或
b)甲磺酰基氧基。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于Q′表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N(H)-苄氧基羰基，或
c)
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于Q′表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，或
b)
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于L″表示
a)甲基，
b)乙基，
c)丙基，
d)异丙基，
e)-C2H4-OMe，或
f)-C2H4-O-C2H4-OMe。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于L″表示
a)甲基，或
b)乙基。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于U′表示
a)叔丁氧基羰基，
b)烯丙基氧基羰基，或
c)乙氧基羰基。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于U′表示
a)叔丁氧基羰基，或
b)苄氧基羰基。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于U′表示叔丁氧基羰基。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)取代的或未取代的芳基，或
c)芳烷基。
进一步优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，和
b)取代或未取代的芳基。
特别优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于X′和X″表示苯基或表示2-位取代的苯基。
优选的如式(III)所述的本发明的化合物的特征在于Z″表示Ni2+。
其中如式(III)所述的优选的化合物的所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
单独地用于此处或作为其它基团的一部分用于此处的术语“芳基”涉及环中可以包含6至12个碳原子的单环或双环芳香基团例如苯基或萘基，并且可以在2-位任意地被取代。
芳基可在任何可以得到稳定的化合物的适当的位置被一或多个基团取代，所述基团选自：羟基、卤素、C1-C5-烷基、C1-C5-烷氧基、氰基、CF3、硝基。
可以提及的取代基有：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、羟基、氟、氯、溴、甲基、乙基、丙基、异丙基或三氟甲基。
在每种情况下卤素可理解为氟、氯、溴或碘。
单独地用于此处或作为其它基团的一部分用于此处的术语“烷基”涉及C1-C6-烷基，且可以是直链或支链的，并且表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或正戊基、2，2-二甲基丙基、2-甲基丁基或3-甲基丁基。优选甲基或乙基。
在每种情况下，烷基可理解为直链或支链的烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基或己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基。
在每种情况下烯基是直链的或支链的，表示如下基团：乙烯基、丙烯-1-基、丙烯-2-基、丁-1-烯-1-基、丁-1-烯-2-基、丁-2-烯-1-基、丁-2-烯-2-基、2-甲基丙-2-烯-1-基、2-甲基丙-1-烯-1-基、丁-1-烯-3-基、乙炔基、丙-1-炔-1-基、丁-1-炔-1-基、丁-2-炔-1-基、丁-3-烯-1-基、烯丙基。
炔基可以是直链的或支链的，且为例如C＝C、-CH2-C＝CH、-C＝C-CH3、-CH(CH3)-C＝CH、-C＝C-CH2(CH3)、-C(CH3)2-C＝CH、-C＝C-CH(CH3)2-、-CH(CH3)-C＝C-CH3、-CH2-C＝C-CH2(CH3)。
C1-C5烷氧基可以是直链或支链的，并表示：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基或正戊氧基、2，2-二甲基丙氧基、2-甲基丁氧基或3-甲基丁氧基。优选甲氧基或乙氧基。
在每种情况下杂芳基在环中包含5-16个环原子，并且可以包含一个或多个相同的或不同的杂原子如氧原子、氮原子或硫原子来代替碳原子，且可以是单环、双环或三环的，并且，在每种情况下还可以是苯并稠合的。
可提及的实例有：
噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、三唑基、噻二唑基等。
以及
其苯并衍生物例如：
苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基等；
或
吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，及其苯并衍生物例如喹啉基、异喹啉基等；
或
吖辛因基(azocinyl)、吲嗪基、嘌呤基等，及其苯并衍生物；或喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、呫吨基、oxepinyl。
本发明还包括包含如式(I)所示的化合物和化合物(S)-2-[N-(N-苯甲基脯氨酰基)氨基]二苯甲酮的席夫碱的Ni2+配合物及其在制备如式(I)所示的化合物中的应用。
另外，本发明还包括包含如式(I)所示的化合物的前体化合物和化合物(S)-2-[N-(N-苯甲基脯氨酰基)氨基]二苯甲酮的席夫碱的Ni2+配合物及其在制备如式(I)所示的化合物中的应用。
具体实施方式
如本发明所述的化合物例如4-氟-1-谷氨酸和4-氟-1-谷氨酰胺，可如方案1所示，在包含甘氨酸的席夫碱和(S)-2-[N-(N-苯甲基脯氨酰基)氨基]二苯甲酮(BPB)的Ni2+配合物(1)3和乙基α-溴丙烯酸乙酯或α-溴丙烯酰胺(2)的帮助下，经金属催化不对称合成制备。
其中，C-C键合可以在质子溶剂或疏质子溶剂中进行。反应可以在温和的条件如室温下进行在或高温下进行。
其中，加入碱是有利的。可使用如二异丙基胺、二异丙基乙基胺、三乙基胺等。优选将反应混合物搅拌1-3小时，接着再用α-溴丙烯酸乙酯或α-溴丙烯酰胺处理。反应可由TLC检测。其中，硅胶/乙酸乙酯/氯仿系统适于此。加入α-溴丙烯酸乙酯或α-溴丙烯酰胺并搅拌至少1小时后，反应基本上完成。然后通过加入有机或无机酸(或二者的组合)中和反应混合物，所述酸为如乙酸、甲酸、三氟乙酸、三氯乙酸、丙酸、盐酸、硫酸、高氯酸、磷酸等。可通过提取将4-溴谷氨酸乙酯-Ni配合物与反应混合物分离。对此，适合的溶剂为如有机的卤代溶剂或非卤代溶剂例如氯仿、二氯甲烷、二烷基醚、乙酸乙酯、烷烃等。通过使用干燥剂(如硫酸钠、硫酸钙等)干燥有机相后，将混合物真空浓缩至干。
用制备TLC(如在硅胶上使用AcOEt/CHCl3(1∶1)的洗脱液混合物)，可检测出立体异构配合物的混合物如3(S，S，S)和3(S，R，S/R)的。配合物3(S，S，R)可在例如Rf为0.49的上述分离系统中分离。配合物3也可例如用甲醇、乙醇等由硅胶上洗脱，接着通过柱色谱纯化，如在交联葡聚糖(Sephadex)上用EtOH/C6H6的混合物纯化。
然后可以将所得的配合物用于被溴取代的碳原子上的进一步的取代反应。
如本发明所述的前体化合物3通过[18F]F-，通过亲核取代反应被转化为相应的氟代前体化合物4。为此，可在碱如NBu4OH、(NBu4)2CO3、K2CO3等的存在下将配合物3与适当的氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是在与作为催化碱的K2CO3组合使用时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可以促进反应进行。
氟代化合物4-氟谷氨酸或4-氟谷氨酰胺可由相应的配合物3经酸处理释放而得，所述酸为例如盐酸、磷酸、高氯酸、硫酸等。其中，当使用5-甲基4-氟谷氨酸酯时，氨基酸衍生物的断裂和酯在5位上的断裂都会发生。
4-氟谷氨酸可经柱(cartridge)(如QMA(Waters)、LiChrolut(VWR/Merck)或WHAT6803-2005 SPE COLSAX(VWR/Merck))纯化。杂质(配合物3、4、4-溴谷氨酸等)的分离可通过HPLC进行。适合的HPLC系统可为例如：色谱柱：具有氨基的硅胶(如Zorbax-NH2)；洗脱剂：20mM NaH2PO4水溶液，流速：4ml/min。经纯化的化合物可通过适当地除去HPLC溶剂而浓缩并用于本发明的目的。HPLC溶剂得除去可通过不同的方法进行。在减压条件下在旋转蒸发器上浓缩，在氮等流下在加热器中加热样品或施用至浓缩器柱(如C-18SepPack等)，然后用少量EtOH/氯化钠水溶液等洗脱，接着通过上述方法进一步地浓缩也是适合的。
其中[F-18]同位素同样地位于谷氨酸结构(5)中的4位的本发明的化合物也可以如方案2所示制备。因此，例如使化合物6的保护基酸解以获得如本发明所述的化合物4-氟甲基谷氨酸(5)。
其中，可以使用多种有机酸(如三氟乙酸)，但特别地可以使用无机酸如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。可通过HPLC纯化如式(I)所示的本发明的化合物5，其中，原则上，在其上游和下游可插入多个纯化步骤，例如通过RP-C18柱或其它分离物质纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(见方案3)，可以将甲苯磺酸酯7进行放射化学氟化以生成[F-18]-标记的谷氨酸衍生物6，所述甲苯磺酸酯7自8的合成(N.Sharma等Tetrahedron Lett.2004，45，1403-1406.)与文献中所述的方法(X.Zhang Tetrahedron Lett.2001，42，5335-5338.)相似。
其中，在碱如四烷基铵和四烷基磷鎓的碳酸盐和碳酸钾等的存在下，化合物7可与适当的[F-18]氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可促进反应进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但是也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。可通过HPLC和/或柱纯化本发明的化合物如6，其中，原则上在其上游和下游可插入多个纯化步骤，例如通过RP-C18柱或其它分离物质纯化。
如方案4所示制备F-19参比化合物10和11。
例如，化合物10可通过氟脯氨酸衍生物9的氧化制备。开链参比物质11可以通过化合物10的开环得到。
另外，如本发明所述的化合物如5也可以使用上述的氟化条件由环化合物8直接制备(方案3)。保护基的断裂或开环可以在与除去酸性保护基(方案2)的条件相似的条件下进行。为此可使用多种有机酸(如三氟乙酸)，但特别是可以使用无机酸例如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。此外，使用氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等的碱性开环也是可行的(S.Baker等Tetrahedron Lett.1998，39，2815-2818.)。
其中[F-18]同位素位于β-位的本发明的化合物(例如在3-氟谷氨酸(12)的情况下)可以按照方案5中所示制备。因此例如使保护基酸解以得到本发明的化合物3-氟谷氨酸(12)。
其中，可以使用多种有机酸，但特别地可以使用无机酸例如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。较不优选使用如氢氧化钠或氢氧化钾溶液在强碱性条件下脱去保护基，但其在原则上也是可用的且可行的。可以通过HPLC来纯化如式(I)所示的本发明的化合物12，其中，原则上可以在其上游和下游插入多个纯化步骤，例如用RP-C18柱或其它分离物质来纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(参见方案6)，可以将甲苯磺酸酯14进行放射化学氟化来得到[F-18]-标记的谷氨酸衍生物13，所述甲苯磺酸酯14的合成已在文献中描述(Chem.Pharm.Bull.，17，5，(1969)，879-885)。
其中，在碱例如四烷基铵和四烷基磷鎓碳酸盐和碳酸钾等存在下，化合物14可与适当的[F-18]氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可促进反应进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。化合物13通常不必经过纯化，但可使用所述的由13到12的反应的方法立即进行处理。然而，原则上可以进行化合物13的纯化，优选通过使用非极性相例如RP C-18的制备HPLC进行纯化。此外，也可以通过柱纯化。
其中[F-18]同位素通过亚甲基连接在谷氨酸结构的4-位上的如本发明所述的化合物(例如在4-[F-18]氟甲基谷氨酸(15)的情况下)可以如方案7中所示制备。因此例如使化合物16的保护基酸解以得到如本发明所述的化合物4-[F-18]氟甲基谷氨酸(15)。
其中，可以使用多种有机酸(如三氟乙酸)，但特别地可以使用无机酸例如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。可以通过HPLC来纯化式(I)所示的本发明的化合物16，其中，原则上可以在其上游和下游插入多个纯化步骤，例如用RP-C18柱或其它分离物质来纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(参见方案8)，可以将甲苯磺酸酯17进行放射化学氟化来得到[F-18]-标记的谷氨酸衍生物16，所述甲苯磺酸酯17自18的合成(Tetrahedron，45，5，(1989)1453-1464)与文献中所述的方法(Chem.Pharm.Bull.，17，5，(1969)，879-885)相似。
其中，在碱例如四烷基铵和四烷基磷鎓的碳酸盐和碳酸钾等存在下，化合物17可与适当的[F-18]氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可促进反应进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但是也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。化合物16通常不必经过纯化，但可使用所述的由16到15的反应的方法立即进行处理。然而，原则上可以进行化合物16的纯化，优选通过使用非极性相例如RP C-18的制备HPLC进行纯化。
其中[F-18]同位素通过烷氧基连接在谷氨酸结构的4-位上的如本发明所述的化合物(例如在4-[F-18]氟乙氧基谷氨酸(20)的情况下)可以如方案9中所示制备。因此例如使化合物21或22的保护基酸解以得到如本发明所述的化合物4-[F-18]氟乙氧基谷氨酸(20)。
其中，可以使用多种有机酸(如三氟乙酸)，但特别地可以使用无机酸例如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。此外，使用氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等的化合物21的碱性开环也是可行的(S.Baker等TetrahedronLett.1998，39，2815-2818.)。
可以通过HPLC来纯化式(I)所示的本发明的化合物20，其中，原则上可以在其上游和下游插入多个纯化步骤，例如通过RP-C18柱或其它分离物质来纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(参见方案10)，可以通过与文献中所述的方法(N.Sharma等Tetrahedron Lett.2004，45，1403-1406.)类似的方法由化合物24进行甲苯磺酸酯23的放射化学氟化，生成[F-18]-标记的谷氨酸衍生物21。
其中，在碱例如四烷基铵和四烷基磷鎓的碳酸盐和碳酸钾等存在下，化合物21可与适当的[F-18]氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可促进反应进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但是也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。化合物21通常不必经过纯化，但可使用所述的由21到20的反应的方法立即进行处理。然而，原则上可以进行化合物21的纯化，优选通过使用非极性相例如RP C-18的制备HPLC进行纯化。此外，也可以通过柱纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(参见方案11)，可以将甲苯磺酸酯25进行放射化学氟化以得到[F-18]-标记的谷氨酸衍生物22，所述甲苯磺酸酯25自23的合成与文献中描述的方法(X.Zhang Tetrahedron Lett.2001，42，5335-5338.)类似。
其中，在碱例如四烷基铵和四烷基磷鎓的碳酸盐和碳酸钾等存在下，化合物25可与适当的[F-18]氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚如Kryptofix(K2.2.2)可促进反应进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但是也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。化合物22通常不必经过纯化，但可使用所述的由22到20的反应的方法立即进行处理。然而，原则上可以进行化合物22的纯化，优选通过使用非极性相例如RPC-18的制备HPLC进行纯化。此外，也可以通过柱纯化。
可如方案12所示进行F-19参比化合物26、27和28的合成。
26可通过羟基脯氨酸衍生物24的烷基化和氧化而得到。通过焦谷氨酰胺衍生物26的开环得到开链参比化合物27。保护基的酸解产生谷氨酸衍生物28。
其中[F-18]同位素通过烷基连接在谷氨酸结构的4-位上的如本发明所述的化合物(例如在4-[F-18]氟丙基谷氨酸(29)或4-[F-18]氟丁基谷氨酸(30)的情况下)可以如方案13中所示制备。因此，例如使化合物31和32的保护基酸解，以得到如本发明所述的化合物4-[F-18]氟丙基谷氨酸(29)或4-[F-18]氟丁基谷氨酸(30)。
其中，可以使用多种有机酸(如三氟乙酸)，但特别地可以使用无机酸例如氢溴酸、盐酸、硫酸、高氯酸或磷酸。可以通过HPLC来纯化如式(I)所示的本发明的化合物29和30，其中，原则上可以在其上游和下游插入多个纯化步骤，例如通过RP-C18柱或其它分离物质来纯化。
根据本领域技术人员已知的方法(参见方案14)，可以将溴化物33或甲苯磺酸酯34进行放射化学氟化以得到[F-18]-标记的谷氨酸衍生物31和32，所述溴化物33或甲苯磺酸酯34自35的合成与文献(S.Hanessian等，J.Org.Chem.2005，70，5070-5085)所述的方法类似。
其中，在碱例如四烷基铵和四烷基磷鎓的碳酸盐和碳酸钾等存在下，化合物33和34可与适当的[F-18]的氟化物溶液反应。反应优选在高温下进行。特别是与作为催化碱的K2CO3组合时，加入冠醚例如Kryptofix(K2.2.2)可以促进反应的进行。可用的溶剂优选为疏质子溶剂，但是也可以使用质子溶剂或疏质子溶剂添加剂如水。通常乙腈、二甲亚砜或二甲基甲酰胺用作用于使用[F-18]氟化物阴离子的放射化学氟化的最佳溶剂。化合物31和32通常不必经过纯化，但可使用所述的由31到29的反应或由32到30的反应的方法立即进行处理。然而，原则上可以进行化合物31和32的纯化，优选通过使用非极性相例如RP C-18的制备HPLC进行纯化。
可以通过谷氨酸衍生物35的烷基化来进行F-19参比化合物36和37的合成(方案15)。
保护基的断裂得到氟烷基化的谷氨酸衍生物38和39。
在本发明的第四个方面，将式(IV)的化合物用于制备式(I)或式(II)的化合物：
其中
A″′表示
a)羟基，
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基，
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
e)N(C1-C5烷基)2，
f)NH2，
g)N(H)-U″，
h)N(H)-L″′或
i)O-L″′，
G″′表示
a)羟基，
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基，
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基或
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基，
f)三苯基甲氧基，
R5和R6表示
a)氢或
b)E′，
条件是恰好取代基R5或R6之一包含E′且在每种情况下另一个取代基都不包含E′，
E′表示
a)氯，
b)溴，
c)甲磺酰基氧基，
d)三氟甲磺酰基氧基，
e)九氟丁氧基或
f)甲苯磺酰基氧基，
Q″表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基，
b)N(H)-烯丙基氧基羰基，
c)N(H)-苄氧基羰基，
d)N(H)-乙氧基羰基，
e)N(H)-甲氧基羰基，
f)N(H)-丙氧基羰基，
g)N(H)-2，2，2-三氯乙氧基羰基，
h)N(H)-1，1-二甲基丙炔基，
i)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基，
j)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基，
k)N(H)-环丁基羰基，
l)N(H)-1-甲基环丁基羰基，
m)N(H)-乙烯基羰基，
n)N(H)-烯丙基羰基，
o)N(H)-金刚烷基羰基，
p)N(H)-二苯基甲基羰基，
q)N(H)-肉桂基羰基，
r)N(H)-甲酰基，
s)N(H)-苯甲酰基，
t)N(H)-三苯甲基，
u)N(H)-对甲氧基苯基二苯基甲基，
v)N(H)-二(对甲氧基苯基)苯基甲基，或
w)
x)N-(叔丁氧基羰基)2，
L″′表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)支链或无支链的C2-C5烯基，
c)支链或无支链的C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，或
d)支链或无支链的C2-C5炔基，
U″表示
a)叔丁氧基羰基，
b)烯丙基氧基羰基，
c)苄氧基羰基，或
d)乙氧基羰基，
X′和X″相互独立地表示
a)支链或无支链的C1-C5烷基，
b)取代的或未取代的芳基，
c)芳烷基，或
d)杂芳基
其中n＝0、1、2或3，并且所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
制备如本发明所述的通式(I)或(II)的化合物的方法的特征在于：大部分的如式(I)或(II)所示的化合物可引入18F同位素后由式(IV)化合物的前体化合物经形成。
本发明涉及通式(IV)的化合物。
在本发明的第五方面，将式(V)的化合物用于制备式(I)或式(II)的化合物：
其中
G″′表示
a)羟基，
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基，
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基，
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基-(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基，
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基，或
f)三苯基甲氧基，
R5和R6表示
c)氢或
d)E′，
条件是恰好取代基R5或R6之一包含E′且在每种情况下另一个取代基都包含氢，
E′表示
a)氯，
b)溴，
c)甲磺酰基氧基，
d)三氟甲磺酰基氧基，
e)九氟丁氧基或
f)甲苯磺酰基氧基，
Q″′表示
a)N-叔丁氧基羰基，
b)N-烯丙基氧基羰基，
c)N-苄氧基羰基，
d)N-乙氧基羰基，
e)N-甲氧基羰基，
f)N-丙氧基羰基，
g)N-2，2，2-三氯乙氧基羰基，
h)氢，
i)N-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基，
j)N-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基，
k)N-环丁基羰基，
l)N-1-甲基环丁基羰基，
m)N-乙烯基羰基，
n)N-烯丙基羰基，
o)N-金刚烷基羰基，
p)N-二苯基甲基羰基，
q)N-肉桂基羰基，
r)N-甲酰基，或
s)N-苯甲酰基，
其中n＝0、1、2或3，并且所有可能的非对映异构体和对映异构体都是本发明主题的一部分。
制备如本发明所述的通式(I)或(II)的化合物的方法的特征在于大部分的如式(I)或式(II)所示的化合物可引入18F同位素后通过式(V)的化合物的前体化合物形成。
本发明涉及通式(V)的化合物。
用于引入18F同位素的优选的化合物是
4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双环-[8.8.8]-二十六烷K18F(冠醚盐Kryptofix K18F)，
K18F，
H18F，
KH18F2，
Cs18F，
Na18F或
18F四烷基铵盐(例如[F-18]四丁基氟化铵)。
本发明涉及通式(I)或(II)的化合物以及其中使用氟同位素18F和19F的方法。
如果在本发明主题所涉及的式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)或式(V)的化合物中存在一个或多个手性中心，则该异构体的所有形式，包括对映异构体和所有可能的非对映异构体都应包括在此发明内。包含至少一个手性中心的化合物可以作为外消旋混合物使用，任选地作为非对映异构体或非对映异构体富集的混合物使用或作为对映体富集的混合物使用。外消旋体、对映体富集的混合物或非对映异构体混合物可以任选地按照本领域技术人员所知的方法分离，使得对映体或非对映异构体可以被单独地使用。在其中存在碳碳双键的那些情况下，顺式和反式异构体都是本发明的一部分。在其中可以存在互变异构体形式例如酮-烯醇互变异构的那些情况下，所有的互变异构体形式都包括在本发明内，其中这些形式可以以平衡的形式存在或优选以一个形式存在。
本发明通式I或II的化合物以及它们的优选实施方案可用作药物。
本发明通式I或II的化合物以及它们的优选实施方案可用于生理或病理状态的诊断。
优选地，将这些化合物用于人类或动物身体的基于PET的非侵害性诊断。
特别优选地，将如本发明所述的通式I或II的化合物及其优选的实施方案用于肿瘤诊断。这一类型的肿瘤的实例有胃肠道或结肠直肠道的恶性瘤、肝癌、胰腺癌、肾癌、膀胱癌、甲状腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、睾丸癌、黑色素瘤癌、小细胞和非小细胞支气管癌、口腔粘膜发育异常癌、扩散性口腔癌；乳腺癌包括激素依赖性和非激素依赖性乳腺癌、鳞状上皮细胞癌、神经系统癌包括成神经细胞癌、神经胶质瘤、星形细胞瘤、骨肉瘤、脑膜瘤；软组织肉瘤；血管瘤和内分泌肿瘤包括垂体腺瘤、色素细胞瘤、副神经节瘤、血液瘤包括淋巴瘤和白血病；或上述肿瘤之一的转移。
将如本发明所述的通式I或II的化合物及其优选的实施方案用于制备用于肿瘤诊断的药物。这一类型的肿瘤的实例有胃肠道或结肠直肠道的恶性瘤、肝癌、胰腺癌、肾癌、膀胱癌、甲状腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、睾丸癌、黑色素瘤癌、小细胞和非小细胞支气管癌、口腔粘膜发育异常癌、扩散性口腔癌；乳腺癌包括激素依赖性和非激素依赖性乳腺癌、鳞状上皮细胞癌、神经系统癌包括成神经细胞癌、神经胶质瘤、星形细胞瘤、骨肉瘤、脑膜瘤；软组织肉瘤；血管瘤和内分泌肿瘤、包括垂体腺瘤、色素细胞瘤、副神经节瘤、血液瘤包括淋巴瘤和白血病；或上述肿瘤之一的转移。
本发明涉及药物制剂，其包含至少一种式I或II的化合物和药学上可接受的运载体。
为了将式I或II的化合物用作药物，将这些化合物制成药物制剂的形式，所述药物制剂除了活性成分外还包含适合于胃肠道给药或非胃肠道给药的药用的有机的或无机的惰性载体材料例如水、明胶、阿拉伯树胶、乳糖、淀粉、硬脂酸镁、滑石、植物油、聚亚烷基二醇等。
本发明涉及包含至少一种如式I、II、III、IV或V所示的化合物的装置(arrangement)(药盒)。
实施例：
实施例1
4-[F-18]氟谷氨酸的合成
3的合成：
在室温(RT)下将二异丙基胺(0.031ml，0.22mmol)加入配合物1(0.1g，0.2mmol)(J.Am.Chem.Soc.，1985，107，4252或Tetrahedron Asymmetry，1998，9，4249)在EtOH(0.4ml)中的悬浮液中。将反应混合物搅拌30min，接着用新蒸馏的酯2(0.04ml，0.33mmol)处理(Gazz.Chim.Ital.，1981，111，249)。通过TLC(SiO2，AcOEt/CHCl3，1∶1)监测反应。反应结束(～2.5h)后，加入AcOH(1.5ml；2％)来中和反应混合物。此后，加入CHCl3(15ml)，用水(3×15ml)洗涤混合物，将有机相分离，用Na2SO4干燥并真空浓缩至干。通过制备TLC(SiO2，AcOEt/CHCl3，1∶1)得到比例为11∶1的配合物3(S，S，S)和3(S，R，S/R)的混合物，收率为28％(Rf0.52)。配合物3(S，S，R)的Rf值为0.49。用MeOH(3×40ml)将配合物3(S，S，R)从硅胶上洗脱下来，随后用1∶3 EtOH/C6H6混合物在交联葡聚糖上通过色谱柱纯化。纯化得到0.052g(52％)的产品。元素分析：实测(％)：C，56.79；H，4.85；Br，12.14；N，6.10；Ni，8.17。C32H32BrN3NiO5。计算值(％)C，56.75；H，4.76；Br，11.80；N，6.20；Ni，8.67。
4-[F-19]氟-L-谷氨酸(用于4-[F-18]氟-L-谷氨酸的HPLC测定的非放射性标准物)
Ni-BPB-Gly与2-氟丙烯酸乙酯的缩合反应在室温下将1ml(7.2mmol)的i-Pr2NH加入3g(6mmol)的Ni-BPB-Gly在15ml的MeOH中的悬浮溶液中。将反应混合物搅拌30min，接着用3.7ml(30mmol)的2-氟丙烯酸乙酯处理。在SiO2上通过TLC(AcOEt∶/CHCl3(2∶3))监测反应的进展。约250小时后，反应结束。此后，通过加入42ml的2％的AcOH水溶液和25mlMeOH的混合物中和反应混合物。将得到的Ni-BPB-4-F-GluOMe的非对映异构体配合物的混合物沉淀出来。过滤沉淀然后用水(3×30ml)洗涤。将所得固体配合物悬浮于CCl4中，并真空浓缩至干。将这一步骤重复三次以除去混合物中的水分。通过柱色谱(SiO2，3×20cm，AcOEt/CHCl3，3∶2)纯化配合物。主要部分(2.66g，4.4mmol，74％)包含Ni-BPB-(2S，4R)-4-F-GluOMe和Ni-BPB-(2S，4S)-4-F-GluOMe的混合物(1.5∶1)。熔点：191-193℃。[α]D25+2477(c 0.5，CHCl3).元素分析：实测值(％)：C，61.76；H，5.02；N，6.94；Ni9.20。计算值C31H30FN3NiO5(％)C，61.82；H，5.02；N，6.98；Ni，9.74。
配合物的分离通过在Toyopearl HW-55F(柱2×50cm，THF/C6H6(2∶7))上进行柱色谱分离而完成。
配合物Ni-BPB-(2S，4R)-4-F-GluOMe：熔点：207-208℃，[α]D 25+2617(c0.035，MeOH)。元素分析：实测值(％)：C，61.79；H，4.95；N，6.88。计算值C31H30FN3NiO5(％)C，61.82；H，5.02；N，6.98。
配合物Ni-BPB-(2S，4S)-4-F-GluOMe.熔点：233-235℃.，[α]D 25+2641(c0.039，MeOH)。元素分析：实测值(％)：C，61.63；H，4.86；N，6.84.计算值C31H30FN3NiO5(％)C，61.82；H，5.02；N，6.98。
配合物的分解和氨基酸的分离。在圆底烧瓶中，将2.75g(4.57mmol)的Ni-BPB-4-F-GluOMe配合物溶解在30ml的MeOH中，并用5.5ml的HCl(6N)搅拌处理。将反应混合物加热至回流15-20min，浓缩至干，用50ml水稀释，接着滤除BPB的盐酸盐，小心地用水(3×30ml)洗涤。合并的滤液中包含氨基酸、BPB残余物和Ni2+盐，用NH3水溶液将其pH值调至5。通过用CHCl3(3×30ml)提取除去BPB残余物。将合并的水相浓缩至干，用3ml的HCl(6N)处理，接着加热回流1h。然后将此溶液浓缩至干，溶解于5ml的H2O中，用5％的NH3(水)溶液将其pH值调节至4。在Dowex柱50w×8上通过离子交换色谱法将氨基酸以H+的形式分离(洗脱剂：5％NH3 aq)。
(2S，4R)-4-氟谷氨酸：熔点：＞300℃(分解无熔点)。
(2S，4S)-4-氟谷氨酸：熔点：＞300℃(分解无熔点)。
F-18放射性标记：
靶：装有用于18O(p，n)18F反应的[O-18]水的小体积低压银制靶(1ml)；回旋加速器：Scanditronix MC 17；在17MeV下进行质子轰击。通过使用[F-18]/[O-18]靶溶液在QMA树脂柱(Waters，Sep Pak Light QMA Part No.：WAT023525)中将F-18氟离子浓缩；QMA阴离子交换树脂柱需要依次用K2CO3溶液(10ml；0.5M)和去离子水(15ml)进行预处理。
[F-18]放射性配合物：用洗脱液(2ml，MeCN(2ml)/四丁基铵碳酸盐(TBAC，0.015ml，20％水溶液，pH 8))将[F-18]氟化物(15-300mCi)从QMA柱上洗脱下来。将洗脱液收集到5ml的小瓶中，接着在氮气流中在130℃通过共沸蒸馏除去溶剂。
亲核取代：将包含干燥的[F-18]TBA氟化物的反应器冷却至80℃(先前的步骤)，接着加入前体3(S，S，R)的溶液(5mg，溶解在MeCN(0.5ml)中)。将反应混合物在80℃下保持5-10min。通过放射性TLC(硅胶板(Merck)，洗脱剂：乙酸乙酯/氯仿/乙酸(4/1/1))研究反应混合物的样品。根据这些放射性TLC数据测定F-18的掺入为40-60％。
18 F-氟化镍的配合物的分解和4-[ 18 F]氟谷氨酸(A)的释放。将HCl(6N，0.3-0.5ml)加入F-18谷氨酸盐-镍前体的MeCN溶液中，接着将混合物在140℃下处理5min。通过放射性-TLC(硅胶，洗脱剂：正丁醇/乙酸/水(12/3/5))分析得到的反应混合物的样品。
在MiniGita TLC扫描仪(Raytest，德国)上进行TLC分析。
18 F-氟化的镍配合物的分解和4-[ 18 F]氟谷氨酸的释放(B)。将HCl(2N，0.3-0.5ml)加入F-18谷氨酸盐-镍前体的MeCN溶液中，接着将混合物在140℃下处理5min。然后用氢氧化钠溶液(2N，0.8-1.0ml)中和。通过放射性-TLC(硅胶，洗脱剂：正丁醇/乙酸/水(12/3/5))分析得到的反应混合物的样品。
在MiniGita TLC扫描仪(Raytest，德国)上进行TLC分析。
预纯化：将经HCl处理(先前的步骤)的粗产物溶解在1ml水中，并加到阴离子交换柱(Waters，SAX-OH型)上。80％的放射性产物保留在柱上。用NaCl水溶液(0.4M，2ml)从柱上洗脱放射性产物。通过HPLC分析样品。
通过放射性-HPLC鉴别。泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm.Rt：F-19参比((rac)-4-F-Glu盐酸盐(非对映异构体混合物：1/5；如上所述))：12.22min(UV)；放射性检测(Beckman)：12.64min.。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。
通过放射性-TLC鉴别：硅胶板(60目)，洗脱剂：n-BuOH/AcOH/H2O(12∶3∶5)。检测：磷光成像仪：SI Molecular Dynamics.图1。
HPLC纯化：泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。如果通过HPLC纯化得到的产物，则可省去先前所述的通过阴离子交换柱预纯化。
可以得到放射化学纯度为＞90％且放射性为15-200mCi(已校正衰变)的产物。
实施例2
2-氨基-4-[F-19]氟谷氨酰胺(HPLC标准物)的合成
将液氨(18g)加入0.27g(0.448mmol)的Ni-BPB-4-F-GluOMe(M＝602.28，类似于实施例1制备)在7ml的MeOH中的溶液。将反应溶液在RT下保持2h。将溶液真空浓缩，通过制备TLC(SiO2，CHCl3/Me2CO(3∶1))纯化残余物。此后，在Sephadex LH-20(C6H6/EtOH(3∶1)上进一步纯化产物。得到0.15g(0.255mmol，57％)的Ni-BPB-4-F-Gln(M.W.587.28)。
2-氨基-4-[F-18]氟谷氨酰胺的合成
[F-18]放射性Ni-BPB-4-F-GluOMe配合物：用洗脱液(2ml，MeCN(2ml)/四丁基铵碳酸盐(TBAC，0.015ml，20％水溶液，pH 8))从QMA柱上洗脱[F-18]氟化物(15-300mCi)。将洗脱液收集到5ml的小瓶中，在氮气流中，通过在130℃下共沸蒸馏除去溶剂。
亲核取代：将包含干燥的[F-18]TBA氟化物的反应器冷却至80℃(先前的步骤)，加入前体Ni-BPB-4-Br-GluOMe(5mg，溶解在MeCN(0.5ml)中)的溶液。将反应混合物在80℃下保持5-10min。通过放射性TLC(硅胶板(Merck)，洗脱剂：乙酸乙酯/氯仿/乙酸(4/1/1))研究反应混合物的样品。根据这些放射性TLC数据测定Ni-BPB-4-F-GluOMe中的F-18掺入为40-60％。
[F-18]-放射性Ni-BPB-4-F-Gln配合物：
将1ml的t-BuOH和1g的干燥的NH3(经NaOH干燥)的混合物加入Ni-BPB-4-F-GluOMe(5-50mCi)在0.5ml的t-BuOH的溶液中。将反应混合物在42℃下加热7min直至检测不到酯配合物(TLC，硅胶板(Merck)，洗脱剂：乙酸乙酯/氯仿/乙酸(4/1/1))。反应定量地进行，产生4-40mCi的Ni-BPB-4-F-Gln。
18 F-氟化的Ni-BPB-4-F-Gln配合物的分解和4-[ 18 F]氟谷氨酸的释放将HCl(2N，0.3-0.5ml)加入[F-18]Ni-BPB-4-F-Gln镍前体的MeCN溶液，接着在140℃下处理5min。然后，用氢氧化钠溶液(2N，0.8-1.0ml)将混合物中和。通过放射性-TLC(硅胶，洗脱剂：正丁醇/乙酸/水(12/3/5))分析得到的反应混合物的样品。
在MiniGita TLC扫描仪(Raytest，德国)上进行TLC分析。
预纯化：将经HCl处理(先前的步骤)的粗产物溶解在1ml水中，接着加到阴离子交换柱(Waters，SAX-OH型)上。70％的放射性产物保留在柱上。通过NaCl水溶液(0.4M，2ml)从柱上洗脱放射性产物。通过HPLC分析样品。
通过放射性-HPLC鉴别。泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm.Rt：F-19参比((rac)-4-F-Gln盐酸盐：8.04min(UV)；放射性检测(Beckman)：8.45min.。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。
HPLC纯化：泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。如果通过HPLC纯化所得的产物，则可省去先前所述的通过阴离子交换柱预纯化。可以得到放射化学纯度为＞92％且放射性为3-31mCi(已校正衰变)的产物。
实施例3
2-氨基-3-[F-18]氟戊二酸的合成
将含[F-18]氟化物的溶液(33μl，789MBq)加入60μl的20％的四丁基铵碳酸盐水溶液在1.5ml的乙腈的混合物(1.0ml)中。在氮气流中，在120℃的炉温下通过蒸发除去溶剂。加入1ml的无水乙腈，然后再通过蒸发除去溶剂。重复最后一步。将3mg的2-苄氧基羰基氨基-3-(甲苯磺酰基氧基)戊二酸二乙酯(Chem.Pharm.Bull.，17，5，(1969)，879-885)在0.3ml的无水乙腈中的溶液加入残余物中并充分搅拌。在90℃下加热15min后，加入2ml的40％的氢溴酸水溶液。将反应混合物在130℃的炉温下搅拌30min，并过压。
通过HPLC放射性地分析粗产物：泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm。19F参比(J.Org.Chem.；50；17；(1985)；3163-3167)(UV)；放射性检测(Beckman)。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。
通过HPLC纯化[F-18]-标记的化合物：泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm。得到与19F参比化合物同时洗脱的单一放射性峰(J.Org.Chem.；50；17；(1985)；3163-3167)。如果通过HPLC纯化所得的产物，则可省去先前所述的通过阴离子交换柱预纯化。可以得到放射化学纯度为约92％且放射性为103MBq的产物。
实施例4
N-三苯甲基谷氨酸二叔丁酯
将三乙胺(40ml)和三苯甲基氯(19.0g，68.5mmol)加入二叔丁基谷氨酸盐酸盐(20.0g，68mmol，SIGMA，cat#：G-7501)中，其溶解在MeCl2(100ml)中。在室温下将溶液搅拌24h，然后依次用饱和碳酸钠溶液(3x)和水(3x)洗涤。用MgSO4干燥有机相，真空除去溶剂，接着通过快速色谱在硅胶上在己烷/MeCl2(30/70)中纯化得到的橙色油。得到包含产物和少量三苯甲基-OH残余物的白色固体。通过将产物混合物溶于最少量的MeCl2然后加入己烷结晶出三苯甲基醇。过滤并除去溶剂混合物后得到无色油。收率：6.0g，(18％)。TLC：Rf＝0.5(MeCl2)。元素分析C32H39NO4：实测值C：76.4；H：7.6；N：2.9；计算值：C：76.6；H：7.8；N：2.8。
2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-羟基戊酸叔丁酯
在0℃下将正丁基锂(5.0ml，11mmol)加入三颈烧瓶中的环己基异丙基胺(3.0ml，15mmol)在己烷(50ml)中的溶液中。在0℃下将溶液搅拌30min，然后冷却至-78℃，用N-三苯甲基谷氨酸二叔丁酯(5.0g，10mmol)在己烷(50ml)中的溶液处理。烧瓶带有进气管并与装有包含多聚甲醛和氩气进气管的贮藏容器相连。碳负离子形成后，将多聚甲醛加热到180℃，并将所产生的甲醛气体随氩气流导入反应器中，持续30min。此过程中，使浴温保持在-78℃。然后，除去冷却浴，将反应混合物缓慢升温至室温，过滤以除去多聚甲醛残余物。将滤液加入饱和氯化铵水溶液，用乙醚提取(3×250ml)。用硫酸镁干燥合并的有机相，然后真空除去溶剂。通过快速色谱法(乙酸乙酯/MeCl2(10/90))纯化得到的淡黄色油。除去溶剂混合物后，得到无色油。收率：1.2g，(25％)。TLC：Rf＝0.3(MeCl2).元素分析C33H41NO5：实测值C：74.5；H：7.6；N：2.8；计算值：C：74.6；H：7.8；N：2.6.
2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-甲苯磺酸戊酸叔丁酯
将2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-羟基庚酸叔丁酯(532mg，1.00mmol)溶于MeCl2(6ml)和吡啶(1.2ml)。然后加入对甲苯磺酰氯(118mg，0.62mmol)和二甲基胺基吡啶(13.4mg，0.11mmol)，在室温下，在氮气中将反应混合物搅拌过夜。用乙酸乙酯(3x)提取反应混合物，用硫酸钠干燥合并的有机相，过滤，用旋转蒸发器除去溶剂。将粗产物溶解在少量MeCl2中，吸附在NH2物质上，接着通过柱色谱在乙酸乙酯/己烷(8∶2)中纯化。收率：339mg，(70％)。元素分析C40H47NO7：实测值C：70.3；H：7.1；N：2.2；S：5.0计算值：C：70.1；H：6.9；N：2.0；S：4.7。
2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-氟戊酸叔丁酯(HPLC参比)
将无水四丁基氟化铵(102mg，0.4mmol)加入2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-甲苯磺酸(2S)-庚酸叔丁酯(54mg，0.08mmol)在无水THF(3ml)的溶液中。将混合物加热回流4h。反应混合物冷却至室温后，用MeCl2处理混合物，接着用水提取(3x)。通过制备薄层色谱(MeCl2/MeOH(90/10))得到淡黄色油状产物。收率：22mg，(51％)。元素分析C33H40NO4：实测值C：74.4；H：7.7；N：2.8；计算值：C：74.3；H：7.6；N：2.6。
[F-18]-2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-氟戊酸叔丁酯
通过[O-18](p，n)[F-18]反应，在回旋加速器中制备[F-18]氟化物。将同位素溶液加入Sep-Pack Light QMA柱，然后在空气流中干燥。用Kryptofix2.2.2/K2CO3溶液(22mg的K2.2.2，4.6mg的K2CO3，2ml，MeCN(1.77ml)，水(0.23ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。在氩气流中，在120℃下除去溶剂。在氩气流中将残余物和1ml的无水MeCN在120℃下共沸蒸馏两次。将2-三苯甲基-4-羰基-叔丁氧基-5-甲苯磺酸(2S)-庚酸叔丁酯的甲苯磺酸前体(4mg)在MeCN(0.2ml)中的溶液加入包含干燥的[F-18]氟化物的容器中。在120℃下将反应混合物加热10min。然后，在氩气流中除去溶剂。在氮气流中除去溶剂(MeCN)，在140℃下用HCl(6N，0.3-0.5ml)将剩余物处理5min。通过放射性TLC(硅胶，洗脱剂：正丁醇/乙酸/水(12/3/5))分析所得反应混合物的样品。
在MiniGita TLC扫描仪(Raytest，德国)上进行TLC分析。
预纯化：将经HCl处理(先前的步骤)的粗产物溶解在1ml的水中，接着加到阴离子交换柱(Waters，SAX-OH型)上。80％的放射性产物保留在柱上。通过NaCl水溶液(0.4M，2ml)从柱上洗脱放射性产物。通过HPLC分析样品。
通过放射性-HPLC鉴别。泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm。Rt：F-19参比((rac)-4-F-Glu盐酸盐：14.53min(UV)；放射性检测(Beckman)：14.68min。得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。
HPLC纯化：泵：Gilson 305，注射器：Rheodyne(20μl注射回路)，柱：Zorbax-NH2；4.6×150mm，流动相：NaH2PO4(10mM)/磷酸，pH 3，流速：1ml/min，UV吸收检测器：Gilson 116串联Beckman 170检波器，UV检测：210nm.得到与参比化合物共洗脱的单一放射性峰。如果通过HPLC纯化得到的产物，则可省去前面所述的通过阴离子交换柱预纯化。可以得到放射化学纯度为＞90％且放射性为20-200mCi(已校正衰变)的产物。
实施例5
4-甲磺酰基氧基-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(8a)的合成(根据N.Sharma等.Tetrahedron Lett.2004，45，1403-1406.)
将15.29g(71.5mmol)高碘酸钠和0.18g(0.87mmol)水合氯化钌(III)在230ml水中的溶液加入5.78g(17.9mmol)的Boc-γ-MsO-脯氨酸甲酯在230ml的乙酸乙酯中的溶液中。在室温下将混合物剧烈搅拌3天。然后，分离各相，用乙酸乙酯(80ml)提取水相两次，将合并的有机相和50ml的异丙醇一起搅拌30min。用硫酸镁干燥混合物，过滤，真空除去溶剂。用柱色谱(硅胶，己烷/乙酸乙酯＝6.5∶3.5至5∶5)纯化粗产物。得到无色固体1.29g(20％)的4-甲磺酰基氧基-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(8a)。
元素分析C12H19NO8S：实测值C：42.90；H：5.68；N：4.14；计算值：C：42.73；H：5.68；N：4.15。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-甲磺酰基氧基戊二酸二甲酯(7a)的合成(根据：X.Zhang Tetrahedron Lett.2001，42，5335-5338.)
将600mg(1.78mmol)的4-甲磺酰基氧基-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯溶于7.5ml的二氯甲烷中。加入1.5ml的甲醇和12.3mg(0.089mmol)的碳酸钾。在室温下将所得混合物搅拌3小时。然后真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，二氯甲烷/甲醇＝99.7∶0.3至99.6∶0.4)纯化粗产物。得到608mg(83％)的无色油2-叔丁氧基羰基氨基-4-甲磺酰基氧基戊二酸二甲酯(7a)。元素分析C13H23NO9S：实测值C：42.10；H：6.29；N：3.69；计算值：C：42.27；H：6.28；N：3.79.
2-叔丁氧基羰基氨基-4-甲磺酰基氧基戊二酸二甲酯(7a)的F-18标记
通过[O-18](p，n)[F-18]反应在回旋加速器中制备[F-18]氟化物。将同位素溶液(2.47GBq)加入Sep-Pack Light QMA柱。用Kryptofix 2.2.2/K2CO3溶液(5g的K2.2.2，1mg的K2CO3，MeCN(1.5ml)，水(0.5ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。加入乙腈(3×1ml)，在氮气流中在120℃下除去溶剂。
加入5mg(13.6μmol)的溶于1ml乙腈的2-叔丁氧基羰基氨基-4-甲磺酰基氧基戊二酸二甲酯(7a)，在100℃下将所得混合物搅拌10min。冷却至约60℃后，通过Silica-Plus柱加入混合物。
通过HPLC(C18，乙腈/水)纯化中间体6a。用水(约50ml)稀释HPLC馏分，并通过C18柱添加。用1ml的乙腈洗脱中间体。在64min的合成时间内得到533MBq(34％d.c.)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-[F-18]氟戊二酸二甲酯(6a)。
通过2-叔丁氧基羰基氨基-4-[F-18]氟戊二酸二甲酯(6a)的脱保护合成4-[F-18]氟谷氨酸(5)
用0.5ml的4N HCl处理溶于1ml乙腈的533MBq的2-叔丁氧基羰基氨基-4-[F-18]氟戊二酸二甲酯(6a)。在敞开的小瓶中，在140℃(油浴温度)下将混合物搅拌加热5min。另外添加0.5ml的4N HCl，然后在封闭的小瓶中，在140℃(油浴温度)下将反应混合物搅拌加热5min。
冷却至室温后，通过加入约1.5ml的2N NaOH将溶液中和。
可以使2-叔丁氧基羰基氨基-4-[F-18]氟戊二酸二甲酯(6a)(d.c.)定量反应以得到4-[F-18]氟谷氨酸(5)。
实施例6
4-甲磺酰基氧基-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(8a)的F-18标记
通过[O-18](p，n)[F-18]反应在回旋加速器中制备[F-18]氟离子。将同位素溶液(3.27GBq)加入Sep-Pack Light QMA柱。用Kryptofix 2.2.2/K2CO3溶液(5g的K2.2.2，1mg的K2CO3，MeCN(1.5ml)，水(0.5ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。加入乙腈(3×1ml)，在氮气流中，在120℃下除去溶剂。
加入5mg(14.9μmol)的溶于1ml的乙腈的4-甲磺酰基氧基-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(8a))，在100℃下将所得混合物搅拌10min。冷却至约60℃后，通过Silica-Plus柱添加混合物。
通过HPLC(C18，乙腈/水)纯化中间体。用水(约50ml)稀释HPLC馏分，并通过C18柱添加。用1ml乙腈洗脱中间体。在95min的合成时间内，得到421MBq(23％d.c.)的4-[F-18]氟-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(8a)。
通过4-[F-18]氟-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯的脱保护合成4-[F-18]氟谷氨酸(5)
用0.5ml的6N HCl处理溶于0.5ml的乙腈的221MBq的4-[F-18]氟-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基，2-甲基酯。在搅拌下，在130℃(油浴温度)下将混合物加热10min。冷却至室温后，通过加入约600μl的4N的NaOH中和溶液。
得到172MBq(91％d.c.)的4-[F-18]氟谷氨酸(5)。
实施例7
4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯的合成
将2.45g(10.0mmol)的4-[羟基]吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(24)在DMF(10ml)中的溶液加入0.65g(15mmol)的氢化钠在DMF(20ml)中的悬浮液中。15min后，加入5.56g(15.0mmol)的1，2-乙二醇双甲苯磺酸酯在DMF(10ml)中的溶液。接着，将该批次分三份，在100℃下在微波中反应45分钟。将该批次浓缩并用水和乙酸乙酯提取。相分离后，用乙酸乙酯提取水相。合并的有机相用硫酸钠干燥，过滤，真空除去溶剂。通过柱色谱(硅胶，己烷/乙酸乙酯)纯化粗产物。得到1.2g(27％)的4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯。
元素分析C20H29NO8S：实测值C：54.20；H：6.66；N：3.23；计算值：C：54.16；H：6.59；N：3.16.
5-氧代-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]-吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(23)的合成
将1.07g(5.0mmol)的高碘酸钠和0.338g(0.15mmol)的水合氯化钌(III)在12.5ml水中的溶液加入0.44g(1mmol)的溶解于20ml的二氯甲烷中的4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯中。在室温下将混合物剧烈搅拌3天。然后，分离各相，用乙酸乙酯(20ml)提取水相两次，合并的有机相与5ml的异丙醇一起搅拌30min。用硫酸镁干燥混合物，过滤，真空除去溶剂。通过柱色谱(硅胶，己烷/乙酸乙酯)纯化粗产物。得到0.11g(24％)的无色油5-氧代-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]-吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(23)。
元素分析C20H27NO9S：实测值C：52.37；H：6.02；N：3.11；计算值：C：52.51；H：5.95；N：3.06。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)-乙氧基]戊二酸二甲酯(25)的合成
将100mg(0.22mmol)的5-氧代-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]-吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯溶于3ml的二氯甲烷中。加入1ml的甲醇和6mg(0.04mmol)的碳酸钾。在室温下将所得混合物搅拌3小时。随后真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，二氯甲烷/甲醇)纯化粗产物。得到97mg(91％)的无色油2-叔丁氧基羰基氨基-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)乙氧基]戊二酸二甲酯(25)。
元素分析C21H31NO10S：实测值C：51.48；H：6.36；N：2.88；计算值：C：51.52；H：6.38；N：2.86。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)-乙氧基]戊二酸二甲酯(25)的F-18标记
通过[O-18](p，n)[F-18]反应在回旋加速器中制备[F-18]氟化物。将同位素溶液(1.57GBq)加入Sep-Pack Light QMA柱。用Kryptofix 2.2.2/K2CO3溶液(5g的K2.2.2，1mg的K2CO3，MeCN(1.5ml)，水(0.5ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。加入乙腈(3×1ml)，在氮气流中，在120℃下除去溶剂。
加入5mg(10.2μmol)的溶于1ml的乙腈的2-叔丁氧基羰基氨基-4-[2-(甲苯-4-磺酰基氧基)-乙氧基]戊二酸二甲酯(25)，在100℃下将所得混合物搅拌10min。冷却至约60℃后，通过Silica-Plus柱添加混合物。
通过HPLC(C18，乙腈/水)纯化中间体。用水(约50ml)稀释HPLC馏分，并通过C18柱添加。用1ml的乙腈洗脱中间体。在78min的合成时间内得到337MBq(35％d.c.)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-[F-18]氟乙氧基)戊二酸二甲酯(22)。
通过2-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-[F-18]氟乙氧基)-戊二酸二甲酯(22)脱保护合 成2-氨基-4-(2-[F-18]氟乙氧基)戊二酸(20)
用0.5ml的4N HCl处理溶于1ml的乙腈的337MBq的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-[F-18]氟乙氧基)戊二酸二甲酯(22)。在搅拌下，在130℃(油浴温度)下将混合物加热10min。冷却至室温后，通过加入约700μl的2N的NaOH中和溶液。
得到288MBq(98％d.c.)的2-氨基-4-(2-[F-18]氟乙氧基)戊二酸(20)。4-(2-氟乙氧基)吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯的合成
将2.45g(10.0mmol)的4-[羟基]吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(24)和在DMF(10ml)中的溶液加入0.65g(15mmol)的氢化钠在DMF(20ml)中的悬浮液中。15min后，加入1.90g(15.0mmol)的1-溴-2-氟乙烷在DMF(10ml)中的溶液。接着，将该批次分三份，在微波中，在100℃下反应45分钟。将该批次浓缩，并用水和乙酸乙酯处理。相分离后，用乙酸乙酯提取水相。合并的有机相用硫酸钠干燥，过滤，真空除去溶剂。通过柱色谱(硅胶，己烷/乙酸乙酯)纯化粗产物。得到2.10g(48％)的4-(2-氟乙氧基)-吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯。
元素分析C13H22FNO5：实测值C：53.48；H：7.70；N：4.85；计算值：C：53.60；H：7.61；N：4.81。
4-(2-氟乙氧基)-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(26)
将4.3g(20.0mmol)的高碘酸钠和1.7g(0.6mmol)的水合氯化钌(III)在50ml的水中的溶液加入1.45g(5mmol)的溶解于80ml的二氯甲烷的4-(2-氟乙氧基)吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯中。在室温下剧烈搅拌3天。然后，分离各相，用乙酸乙酯(25ml)提取水相两次，合并的有机相和10ml的异丙醇一起搅拌30min。用硫酸钠干燥所得混合物，过滤，真空除去溶剂。通过柱色谱(硅胶，己烷/乙酸乙酯)纯化粗产物。得到0.26g(17％)的4-(2-氟乙氧基)-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(26)。
元素分析C13H20FNO6：实测值C：51.18；H：6.55；N：3.54；计算值：C：51.14；H：6.60；N：4.59。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-氟乙氧基)戊二酸二甲酯(27)
将150mg(0.49mmol)的4-(2-氟乙氧基)-5-氧代吡咯烷-1，2-二羧酸1-叔丁基2-甲基酯(26)溶于5ml的二氯甲烷。加入2ml的甲醇和6mg(0.04mmol)的碳酸钾。在室温下将所得混合物搅拌3小时。然后真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，二氯甲烷/甲醇)纯化粗产物。得到145mg(88％)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-氟乙氧基)戊二酸二甲酯(27)。
元素分析C14H24FNO7：实测值C：40.06；H：7.11；N：4.12；计算值：C：49.85；H：7.17；N：4.15。
2-氨基-4-(2-氟乙氧基)戊二酸(28)
将100mg的3-叔丁氧基羰基氨基-4-(2-氟乙氧基)戊二酸二甲酯(27)溶解于50ml的MeOH中，在搅拌下用1ml的HCl(6N)处理。将反应混合物加热回流15-20min，浓缩至干，用50ml的水稀释，将盐酸盐滤除并小心地水洗(3×5ml)。通过离子交换色谱，在50w×8Dowex柱(洗脱剂：5％NH3aq)上以H+形式分离氨基酸28。
实施例8
2-(3-溴丙基)-4-叔丁氧基羰基氨基戊二酸二甲酯(33)的合成(根据：S.Hanessian，等J.Org.Chem.2005，70，5070-5085.)
在-78℃下将LiHMDS(7.8ml，1M THF溶液)加入(1.00g，3.63mmol)的N-Boc-谷氨酸二甲酯(26)在干燥的THF(20ml)中的溶液。在-78℃下将所得混合物搅拌45min。然后，在-78℃下缓慢滴加1.10g(5.45mmol)的1，3-二溴丙烷在THF(10ml)中的溶液。将混合物搅拌60min。通过加入氯化铵溶液终止(quench)反应，升温至室温，用二氯甲烷提取。用饱和的氯化钠水溶液洗涤合并的有机相，然后用硫酸钠干燥。真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，乙酸乙酯/己烷10∶90至40∶60)纯化粗产物。得到0.490g(34％)的无色油2-(3-溴丙基)-4-叔丁氧基羰基氨基戊二酸二甲酯(33)，。
元素分析C15H26BrNO6：实测值C：45.21；H：6.53；N：3.60；计算值：C：45.46；H：6.61；N：3.53.
2-(3-溴丙基)-4-叔丁氧基羰基氨基戊二酸二甲酯(33)的F-18标记
通过[O-18](p，n)[F-18]反应在回旋加速器中制备[F-18]氟化物。将同位素溶液(1.33GBq)加入Sep-Pack Light QMA柱。用Kryptofix 2.2.2/K2CO3溶液(5g的K2.2.2，1mg的K2CO3，MeCN(1.5ml)，水(0.5ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。加入乙腈(3×1ml)，在氮气流中，在120℃下除去溶剂。
加入5mg(12.6μmol)的溶于1ml的乙腈的2-(3-溴丙基)-4-叔丁氧基羰基氨基戊二酸二甲酯(33)，在100℃下将所得混合物搅拌10min。冷却至约60℃后，用Silica-Plus柱添加混合物。
通过HPLC(C18，乙腈/水)纯化中间体。用水(约50ml)稀释HPLC馏分，然后通过C18柱添加。使用1ml的乙腈洗脱中间体。在90min的合成时间内，得到346MBq(46％d.c.)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)戊二酸二甲酯(31)。
通过2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)-戊二酸二甲酯(31)脱保护合成2-氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)戊二酸(29)
用0.5ml的4N HCl处理溶于1ml的乙腈的346MBq的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)戊二酸二甲酯(31)。在搅拌下，在130℃(油浴温度)下将混合物加热10min。冷却至室温后，通过加入约650μl的2N的NaOH中和溶液。
得到288MBq(96％d.c.)的2-氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)戊二酸(29)。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丙基)戊二酸二甲酯(36)的合成(根据S.Hanessian，等J.Org.Chem.2005，70，5070-5085.)
在-78℃下将LiHMDS(7.8ml，1M THF溶液)加入1.00g(3.63mmol)的N-Boc-谷氨酸二甲酯(26)在干燥的THF(20ml)中的溶液。在-78℃下将所得混合物搅拌45min。然后，在-78℃下缓慢地滴加0.77g(5.45mmol)的1-溴-3-氟丙烷在THF(10ml)中的溶液。将混合物搅拌60min。通过加入氯化铵溶液终止反应，升温至室温，接着用二氯甲烷提取。用饱和的氯化钠水溶液洗涤合并的有机相，并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，乙酸乙酯/己烷10∶90至40∶60)纯化粗产物。得到0.318g(29％)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丙基)戊二酸二甲酯(36)。
元素分析C15H26FNO6：实测值C：53.88；H：7.87；N：4.13；计算值：C：53.72；H：7.81；N：4.18。
2-氨基-4-(2-氟丙基)戊二酸(38)
将200mg的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丙基)戊二酸二甲酯(36)溶于75ml的MeOH，并在搅拌下用1.5ml的HCl(6N)处理。将反应混合物加热回流15-20min，浓缩至干，用50ml的水稀释，然后滤除盐酸盐并小心地用水洗(3×10ml)。通过离子交换色谱在50w×8Dowex柱上以H+形式分离氨基酸38(洗脱剂：5％NH3aq)。
实施例9
2-叔丁氧基羰基氨基-4-[4-(甲苯-4-磺酰基氧基)丁基]-戊二酸二甲酯(34)的合成(根据：S.Hanessian，等J.Org.Chem.2005，70，5070-5085.)
在-78℃下将LiHMDS(7.8ml，1M THF溶液)加入1.00g(3.63mmol)的N-Boc-谷氨酸二甲酯(35)在无水THF(20ml)中的溶液。在-78℃下将所得混合物搅拌45min。然后，在-78℃下缓慢滴加2.17g(5.45mmol)的1，4-丁二醇二甲苯磺酸酯在THF(10ml)中的溶液。将混合物搅拌60min。通过加入氯化铵溶液终止反应，升温至室温，并用二氯甲烷提取。用饱和的氯化钠水溶液洗涤合并的有机相，并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，乙酸乙酯/己烷10∶90至20∶80)纯化粗产物。得到0.418g(23％)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-[4-(甲苯-4-磺酰基氧基)丁基]戊二酸二甲酯(34)。
元素分析C23H35NO9S：实测值C：54.9；H：7.1；N：2.7；计算值：C：55.07；H：7.03；N：2.79.
2-叔丁氧基羰基氨基-4-[4-(甲苯-4-磺酰基氧基)-丁基]戊二酸二甲酯(34)的F-18标记
通过[O-18](p，n)[F-18]反应在回旋加速器中制备[F-18]氟化物。将同位素溶液(3.08GBq)加入Sep-Pack Light QMA柱。用Kryptofix 2.2.2/K2CO3溶液(5g的K2.2.2，1mg的K2CO3，MeCN(1.5ml)，水(0.5ml))从柱上洗脱[F-18]氟化物。加入乙腈(3×1ml)，在氮气流中，在120℃下除去溶剂。
加入5mg(10.0μmol)的溶于1ml的乙腈的2-叔丁氧基羰基氨基-4-[4-(甲苯-4-磺酰基氧基)丁基]-戊二酸二甲酯(34)，在100℃下将所得混合物搅拌10min。冷却至约60℃后通过Silica-Plus柱添加混合物。
通过HPLC(C18，乙腈/水)纯化中间体。用水(约50ml)稀释HPLC馏分，然后通过C18柱添加。用1ml的乙腈洗脱中间体。在92min的合成时间内，得到812MBq(48％d.c.)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(4-[F-18]氟丁基)戊二酸二甲酯(32)。
通过2-叔丁氧基羰基氨基-4-(4-[F-18]氟丁基)戊二酸二甲酯(32)的脱保护合成2-氨基-4-(4-氟丁基)戊二酸(30)
用0.5ml的4N HC处理溶于1ml的乙腈的812MBq的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(4-[F-18]氟丁基)戊二酸二甲酯(32)。在搅拌下，将混合物加热至130℃(油浴温度)，加热10min。冷却至室温后，通过加入约700μl的2NNaOH中和溶液。
得到691MBq(97％d.c.)的2-氨基-4-(4-氟丁基)戊二酸(30)。
2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丁基)戊二酸二甲酯(37)的合成(根据：S.Hanessian，等J.Org.Chem.2005，70，5070-5085.)
在-78℃下将LiHMDS(7.8ml，1M TH溶液)加入1.00g(3.63mmol)的N-Boc-谷氨酸二甲酯(26)在无水THF(20ml)中的溶液中。在-78℃下将所得混合物搅拌45min。然后，在-78℃下缓慢滴加0.84g(5.45mmol)的1-溴-3-氟丙烷在THF(10ml)中的溶液。将混合物搅拌60min。通过加入氯化铵溶液终止反应，升温至室温，接着用二氯甲烷提取。用饱和的氯化钠水溶液洗涤合并的有机相，并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂，通过柱色谱(硅胶，乙酸乙酯/己烷10∶90至40∶60)纯化粗产物。得到0.596g(47％)的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丁基)-戊二酸二甲酯(37)。
元素分析C16H28FNO6：实测值C：54.94；H：8.01；N：4.04；计算值：C：55.00；H：8.08；N：4.01。
2-氨基-4-(2-氟丙基)戊二酸(39)
将300mg的2-叔丁氧基羰基氨基-4-(3-氟丁基)戊二酸二甲酯(37)溶解在100ml的MeOH中，在搅拌下用5ml的HCl(6N)处理。将反应混合物加热回流15-20min，浓缩至干，用100ml的水稀释，滤除盐酸盐，然后小心地用水洗(3×25ml)。通过离子交换色谱在50w×8Dowex柱上以H+形式分离氨基酸38(洗脱剂：5％NH3aq)。
实施例10
生物学特性：
为了评价肿瘤细胞的[18F]谷氨酸的摄取，在人类A549(非小细胞支气管癌)和HT29(结肠癌)细胞中进行细胞摄取实验。将肿瘤细胞对谷氨酸衍生物的摄取与对[18F]FDG的摄取进行比较(肿瘤学PET试验的黄金标准品)。
结果如图1所示。
图2：在A549细胞中肿瘤细胞对[18F]-4-谷氨酸[20-35μM]的摄取(左边)和对[F-18]FDG[2μM]的摄取(右边)随时间变化的比较。用250kBq/孔温育细胞。对于置换试验，使用L-谷氨酸(1mM)或葡萄糖(5mM)(平均值±标准偏差，n＝3)。
在A549和HT29肿瘤细胞中，出人意料的对[18F]-4-谷氨酸的高摄取表明这些氟化的谷氨酸衍生物应具有本发明目的肿瘤诊断的潜力。
[18F]-4-谷氨酰胺、2-氨基-4-(2-[F-18]氟-乙氧基)戊二酸和2-氨基-4-(3-[F-18]氟丙基)戊二酸获得了相似的摄取结果。
为评价试验动物中的肿瘤富集和组织分布，在NMRI裸小鼠中的鼠F9畸胎癌模型和C57B16小鼠中的鼠B16F1黑素瘤模型中测试[18F]-4-谷氨酸。
为此，将1×106个细胞(F9)或5×105个细胞(B16F1)分别悬浮在100μl的磷酸盐缓冲生理盐水溶液中然后皮下接种至相应的试验动物物种(NMRI用于F9且C57B16用于B16F1)的右后肋部(Berndorff等Clin.Cancer Res.2005，11，2005)。14天(F9)和10天(B16)后，肿瘤的大小达到约80-100mm2。向尾静脉通过静脉给药[18F]-4-谷氨酸(370kBq，100μl的生理盐水的溶液)。在每种情况下，在15、60和120min后处死试验动物，除去器官和肿瘤，称重并测量放射性含量。将相应的数据总结在表1-4中。
在同一肿瘤模型中，将[18F]-4-谷氨酸的组织分布与C-14标记的谷氨酸的组织分布进行比较，其中，通过静脉给药111kBq的[14C]5-谷氨酸，在30、60和240min后(F9)，在15、60和120min后(B16F1)处死动物并进行分析(表5-8)。
与这些结果对比，在两个肿瘤模型中都对C-14-标记的谷氨酸进行研究。将相应的器官分布结果重现在表5-9中。
出人意料地，在静脉注射[18F]4-谷氨酸后(15min)，显示出肿瘤的最大富集为2.90％ID/g(F9畸胎癌)或3.55％ID/g(B16黑素瘤)，而对于天然底物[14C]5-谷氨酸而言，在相似的早期(30min)时的最大肿瘤富集只有0.81％ID/g(F9畸胎癌)，和1.23(B16黑素瘤)。
即使在静脉给药后1h，所述值(F9畸胎癌为1.75％ID/g且B 16F1黑素瘤为2.14％ID/g)仍明显高于[14C]5-谷氨酸的值(F9畸胎癌仅0.98％ID/g，且B16F1黑素瘤仅1.03％ID/g)。
和由生理学上必不可少的组织或器官的快速排泄有关的氟化的化合物的较高的肿瘤富集致使[18F]4-谷氨酸相对于[14C]5-谷氨酸具有显著改善的肿瘤/背景比值。在B16F1黑素瘤模型中，氟化的化合物的肿瘤/血液商数为5.3(1hp.i.)和7.9(2h p.i.)，并因此比[14C]5-谷氨酸分别高出2倍和3.5倍。
肿瘤/肝脏商数是评价PET示踪剂的适用性的重要参数，对氟化的化合物而言，在B16F1黑素瘤模型中其为3.6(1h p.i.)和4.4(2h p.i.)，因此与[14C]5-谷氨酸相比，分别高出4.6和5.5倍。
与C-14-取代的天然底物[14C]5-谷氨酸相比，[18F]4-谷氨酸具有显著改善的药物代谢动力学性质。
图1中，分别表示在1h(a)和2h(b)后，在所选的相关器官中的肿瘤富集和摄取。
图3表示1h后的分布。
图4表示2h后的分布。
图5表示1h后得到的组织商数，包括肿瘤/肌肉组织。
图6表示2h后得到的组织商数，包括肿瘤/肌肉组织。

Claims (32)

1.通式I的化合物及其非对映异构体或对映异构体
其中
A表示
a)羟基,
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)N(C1-C5烷基)2,
f)NH2,
g)N(H)-L,或
h)O-L,
G表示
a)羟基,
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基,
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,或
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基,
R1和R2表示
a)氢,
b)支链或无支链的18F-C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的18F-C1-C5烷基,
d)支链或无支链的C1-C5烷基,或
e)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
条件是取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素并且在每种情况下另一个取代基都不含18F同位素，
L表示
b)支链或无支链的C2-C5烯基,或
d)支链或无支链的C2-C5炔基,
其中
n＝0、1、2或3。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于A表示OH、甲氧基或NH2。
3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于A表示OH。
4.如权利要求1所述的化合物，其特征在于A表示NH2。
5.如权利要求1至4之一所述的化合物，其特征在于R1和R2选自氢、18F-甲氧基、18F-乙氧基、18F-丙氧基、18F-甲基、18F-乙基和18F-丙基，条件是取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素并且在每种情况下另一个取代基是氢。
6.如权利要求1至4之一所述的化合物，其特征在于R1和R2选自18F-丙基，条件是取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素并且在每种情况下另一个取代基是氢。
7.如权利要求1至4之一所述的化合物，其特征在于G选自OH、甲氧基或乙氧基。
8.如权利要求1所述的化合物，其选自具有下式的化合物：
g)
i)
9.通式(II)的化合物及其非对映异构体或对映异构体：
其中
A′表示
a)羟基,
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)N(C1-C5烷基)2,
f)NH2,
g)N(H)-U,
h)N(H)-L′,或
i)O-L′,
G′表示
a)羟基,
b)O-Z′,
c)支链或无支链的O-C1-C5烷基,
d)支链或无支链的O-C2-C5烯基,
e)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,或
f)支链或无支链的O-C2-C5炔基,
R1和R2表示
a)氢,
b)18F,
c)支链或无支链的18F-C1-C5烷氧基,
d)支链或无支链的18F-C1-C5烷基,
e)支链或无支链的C1-C5烷基,或
f)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
条件是恰好取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素并且在每种情况下另一个取代基不包含18F同位素，
Q表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基,
b)N(H)-烯丙基氧基羰基,
c)N(H)-苄氧基羰基,
d)N(H)-乙氧基羰基,
e)N(H)-甲氧基羰基,
f)N(H)-丙氧基羰基,
g)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基,
h)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基,
i)N(H)-环丁基羰基,
j)N(H)-1-甲基环丁基羰基,
k)N(H)-乙烯基羰基,
l)N(H)-烯丙基羰基,
m)N(H)-金刚烷基羰基,
n)N(H)-二苯基甲基羰基,
o)N(H)-肉桂基羰基,
p)N(H)-甲酰基,
q)N(H)-苯甲酰基,
r)N(H)-三苯甲基,
s)N(H)-对-甲氧基苯基二苯基甲基,
t)N(H)-二(对-甲氧基苯基)苯基甲基,
u)
v)N-(叔丁氧基羰基)2,
w)N(H)-2,2,2-三氯乙氧基羰基,或
x)N(H)-1,1-二甲基丙炔基,
L′表示
b)支链或无支链的C2-C5烯基,或
d)支链或无支链的C2-C5炔基,
U表示
a)叔丁氧基羰基,
b)烯丙基氧基羰基,
c)苄氧基羰基,
d)乙氧基羰基,
e)甲氧基羰基或
f)丙氧基羰基,
X′和X″分别为苯基和
并且
Z′表示Ni2+，
其中n＝0、1、2或3。
10.如权利要求9所述的化合物，其特征在于A′表示OH、支链或无支链的C1-C5烷氧基、-NH-叔丁氧基羰基或NH2。
11.如权利要求9所述的化合物，其特征在于A′表示乙氧基。
12.如权利要求9所述的化合物，其特征在于A′表示NH2。
13.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于R1和R2选自氢、18F、18F-甲氧基、18F-乙氧基、18F-丙氧基、18F-甲基、18F-乙基和18F-丙基，条件是取代基R1或R2之一包含恰好一个18F同位素且在每种情况下另一个取代基是氢。
14.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于R1选自CH3、C2H5和C3H7，且R2表示18F。
15.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于R2选自CH3、C2H5和C3H7，且R1表示18F。
16.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于R1表示18F且R2表示氢。
17.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于R2表示18F且R1表示氢。
18.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于G′选自OH、乙氧基、甲氧基和OZ′。
19.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于G′表示乙氧基。
20.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于Q选自N(H)-叔丁氧基羰基、N(H)-苄氧基羰基和
其中X和X’定义如权利要求9中所述。
21.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于Q表示N(H)-叔丁氧基羰基。
22.如权利要求9至12之一所述的化合物，其特征在于Q表示
23.如权利要求9所述的化合物，其选自具有下式的化合物：
24.制备如权利要求1至8之一所述的通式(I)的化合物的方法，其是使如权利要求9至23之一所述的式(II)的化合物的前体化合物与F-18氟化物反应。
25.如权利要求1至23之一所述的化合物在制备用于肿瘤诊断的药物中的应用。
26.式(III)的化合物及其非对映异构体或对映异构体
其中
A″表示
a)羟基,
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)N(C1-C5烷基)2,
f)NH2,
g)N(H)-U′,
h)N(H)-L″或
i)O-L″,
G″表示
a)羟基,
b)O-Z″,
c)支链或无支链的O-C1-C5烷基,
d)支链或无支链的O-C2-C5烯基,
e)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
f)支链或无支链的O-C2-C5炔基，或
g)三苯基甲氧基,
R3和R4表示
a)氢,
b)支链或无支链的E-C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的E-C1-C5烷基,
d)支链或无支链的C1-C5烷基,或
e)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
条件是恰好取代基R3或R4之一包含E并且在每种情况下另一个取代基不包含E，
E表示
a)氯,
b)溴,
c)甲磺酰基氧基,
d)三氟甲磺酰基氧基,
e)九氟丁氧基,或
f)甲苯磺酰基氧基,
Q′表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基,
b)N(H)-烯丙基氧基羰基,
c)N(H)-苄氧基羰基,
d)N(H)-乙氧基羰基,
e)N(H)-甲氧基羰基,
f)N(H)-丙氧基羰基,
g)N(H)-2,2,2-三氯乙氧基羰基,
h)N(H)-1,1-二甲基丙炔基,
i)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基,
j)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基,
k)N(H)-环丁基羰基,
l)N(H)-1-甲基环丁基羰基,
m)N(H)-乙烯基羰基,
n)N(H)-烯丙基羰基,
o)N(H)-金刚烷基羰基,
p)N(H)-二苯基甲基羰基,
q)N(H)-肉桂基羰基,
r)N(H)-甲酰基,
s)N(H)-苯甲酰基,
t)N(H)-三苯甲基,
u)N(H)-对-甲氧基苯基二苯基甲基,
v)N(H)-二(对-甲氧基苯基)苯基甲基,
w)或
x)N-(叔丁氧基羰基)2,
L″表示
b)支链或无支链的C2-C5烯基,或
d)支链或无支链的C2-C5炔基,
U′表示
a)叔丁氧基羰基,
b)烯丙基氧基羰基,
c)苄氧基羰基,或
d)乙氧基羰基,
X′和X″分别为苯基和
并且
Z″表示Ni2+，
其中n＝0、1或2。
27.式(IV)的化合物及其非对映异构体或对映异构体在制备如权利要求1所述的式(I)的化合物或如权利要求9所述的式(II)的化合物中的应用：
其中
A″′表示
a)羟基,
b)支链或无支链的C1-C5烷氧基,
c)支链或无支链的羟基C1-C5烷氧基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)N(C1-C5烷基)2,
f)NH2,
g)N(H)-U″,
h)N(H)-L″′或
i)O-L″′,
G″′表示
a)羟基,
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基,
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基,或
f)三苯基甲氧基,
R5和R6表示
e)氢或
f)E′,
条件是恰好取代基R5或R6之一包含E′并且在每种情况下另一个取代基包含氢，
E′表示
a)氯,
b)溴,
c)甲磺酰基氧基,
d)三氟甲磺酰基氧基,
e)九氟丁氧基或
f)甲苯磺酰基氧基,
Q″表示
a)N(H)-叔丁氧基羰基,
b)N(H)-烯丙基氧基羰基,
c)N(H)-苄氧基羰基,
d)N(H)-乙氧基羰基,
e)N(H)-甲氧基羰基,
f)N(H)-丙氧基羰基,
g)N(H)-2,2,2-三氯乙氧基羰基,
h)N(H)-1,1-二甲基丙炔基,
i)N(H)-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基,
j)N(H)-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基,
k)N(H)-环丁基羰基,
l)N(H)-1-甲基环丁基羰基,
m)N(H)-乙烯基羰基,
n)N(H)-烯丙基羰基,
o)N(H)-金刚烷基羰基,
p)N(H)-二苯基甲基羰基,
q)N(H)-肉桂基羰基,
r)N(H)-甲酰基,
s)N(H)-苯甲酰基,
t)N(H)-三苯甲基,
u)N(H)-对-甲氧基苯基二苯基甲基,
v)N(H)-二(对-甲氧基苯基)苯基甲基,
w)或
x)N-(叔丁氧基羰基)2,
L″′表示
b)支链或无支链的C2-C5烯基,或
d)支链或无支链的C2-C5炔基,
U″表示
a)叔丁氧基羰基,
b)烯丙基氧基羰基,
c)苄氧基羰基,或
d)乙氧基羰基,
X″和X″′分别为苯基和
其中n＝0、1或2。
28.式(V)的化合物及其所有可能的非对映异构体或对映异构体在制备如权利要求1所述的式(I)的化合物或如权利要求9所述的式(II)的化合物中的应用：
其中
G″′表示
a)羟基,
b)支链或无支链的O-C1-C5烷基,
c)支链或无支链的O-C2-C5烯基,
d)支链或无支链的O-C1-C5烷基–(O-C1-C4烷基)n-O-C1-C4烷基,
e)支链或无支链的O-C2-C5炔基,或
f)三苯基甲氧基,
R5和R6表示
g)氢或
h)E′,
条件是恰好取代基R5或R6之一包含E′并且在每种情况下另一个取代基都包含氢，
E′表示
a)氯,
b)溴,
c)甲磺酰基氧基,
d)三氟甲磺酰基氧基,
e)九氟丁氧基,或
f)甲苯磺酰基氧基,
Q″′表示
a)N-叔丁氧基羰基,
b)N-烯丙基氧基羰基,
c)N-苄氧基羰基,
d)N-乙氧基羰基,
e)N-甲氧基羰基,
f)N-丙氧基羰基,
g)N-2,2,2-三氯乙氧基羰基,
h)氢,
i)N-1-甲基-1-苯基乙氧基羰基,
j)N-1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基,
k)N-环丁基羰基,
l)N-1-甲基环丁基羰基,
m)N-乙烯基羰基,
n)N-烯丙基羰基,
o)N-金刚烷基羰基,
p)N-二苯基甲基羰基,
q)N-肉桂基羰基,
r)N-甲酰基,或
s)N-苯甲酰基,
其中n＝0、1、2或3。
29.如权利要求1至23之一所述的化合物在制备PET诊断剂中的应用。
30.如权利要求29所述的应用，其中所述化合物的剂量范围为37-600MBq。
31.如权利要求30所述的应用，其特征在于所述化合物的剂量范围是150MBq–370MBq。
32.制备如权利要求9至23之一所述的通式(II)的化合物的方法，其是使如权利要求26所述的式(III)的化合物的前体化合物与F-18氟化物反应。
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