CN101668547B - 选择缺氧组织的弱碱性2-硝基咪唑递送剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的特征在于一类含有碱性仲氮原子和交联剂的2-硝基咪唑化合物，所述交联剂携带一种或多种治疗剂、细胞毒素剂、可探测的标记或螯合剂。特别地，本发明提供用于硼中子俘获疗法(BNCT)的含有一簇硼原子的2-硝基咪唑化合物。2-硝基咪唑化合物可用于治疗缺氧疾病，包括例如癌症、炎症、和缺血。弱碱性2-硝基咪唑化合物靶向作用于缺氧组织且全面提供增加的组织浓度。

Description

选择缺氧组织的弱碱性2-硝基咪唑递送剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及一类2-硝基咪唑化合物，最优选那些携带一簇硼原子的2-硝基咪唑化合物，用于硼中子俘获疗法(BNCT)。2-硝基咪唑化合物可用于治疗或预防缺氧疾病，例如癌症、炎症、和缺血。硼化2-硝基咪唑化合物含有碱性仲氮原子使化合物靶向作用于缺氧组织如肿瘤组织，从而提供比当前可用的硼递送剂(诸如巯基-闭式-十二硼酸二钠盐(BSH)和L-4-二羟基-硼基苯基丙氨酸(BPA))更多地递送硼到达缺氧组织。因此，利用中子辐照，本发明化合物可用于靶向摧毁具有显著缺氧部分的缺氧组织如实体瘤。

背景技术

硼中子俘获疗法(BNCT)是一种独特的肿瘤细胞的靶向疗法(Soloway等，Chem.Rev.98：1515-1562，1998；Barth等，Clinical Res.11：3987-4002，2005)。它是基于肿瘤中选择性积累硼-10(10B)随后用中子源照射的二元癌症治疗系统之一。肿瘤中选择性积累的¹⁰B及¹⁰B原子随后捕获超热中子，在肿瘤肿块内产生以相反方向射出的α粒子(He²⁺)和锂核(⁷Li⁺)，使BNCT成为有吸引力的靶向肿瘤的疗法。这些密集电离粒子的平均轨迹为大约14μm，约为一个细胞的直径，以致杀死肿瘤细胞具有更高的效率(参见Barth等，Cancer 70：29953007，1992；Barth等，Neurosurg.44：433451，1999；Soloway等，J.Neurooncol.33：9-18，1997；和Soloway等，1998，同上)。这种有希望的放射疗法需要施用能寻找肿瘤的含有¹⁰B原子的化合物，所述化合物在用适合低能量的中子束照射之前优先在肿瘤细胞中聚集。这种二元方式是非常有吸引力的癌症疗法，其中热中子或硼载体分子单独均没有显著的细胞毒作用，但结合时他们生产高放射生物学作用的粒子。当¹⁰B原子吸收热中子时，作为裂变产物释放的α粒子和锂离子具有高线性能量传递(LET)，且作用范围类似于哺乳动物细胞的大小。因此，有效的吸收剂量被限于硼原子毗邻的细胞。因此存在通过放射外科学在微观水平上摧毁肿瘤细胞同时保留肿瘤附近正常组织的潜能。BNCT对于恶性脑肿瘤是特别有吸引力的，因为它靶向地摧毁恶性细胞而不伤害正常细胞，从而防止了标准化疗或放疗通有的不想要的副作用。

近年来，一些研究小组已经开发了多种¹⁰B载体，包括具有改善肿瘤选择性的超越先前硼中子俘获剂的卟啉衍生物，诸如巯基-闭式-十二硼酸二钠盐(BSH)和L-4-二羟基-硼基苯基丙氨酸(BPA)。卟啉衍生物目前正在美国、欧洲和日本进行临床试验，测试其治疗胶质母细胞瘤和黑色素瘤患者(参见例如，Bonnett等，Chem.Soc.Rev.24：19-33，1995；Kageji等，J.Neurooncol.33：117-130，1997；Pignol等，Br.J.Radiol.71：320-323，1998；Elowitz等，Neurosurgery 42：463-469，1998)。虽然BSH和BPA在动物模型中显示是安全和有效的，但依然存在几个问题。例如，BSH是对空气氧化敏感的(Tolpin等，Inorg.Chem.17：2867-2873，1978)，BSH和BPA在组织中均只有低的滞留时间和对肿瘤细胞只有中等的选择性(Capala等，Radiation Res.146：554-560，1996)。目前，临床进展停滞不前，是由于缺乏有效的具有高选择性靶向作用肿瘤细胞的硼递送剂。显然，BNCT的最终成功将取决于硼中子俘获剂是否有足够浓度以及低能量的中子是否可以选择性地和有效地传递到肿瘤细胞。

缺氧肿瘤细胞包含高达50％的人类肿瘤的大量活力细胞，对有效的放疗和化疗具有特别的妨碍。特别地，缺氧细胞是高度抗放射性的，且能在放射治疗后增殖。如果与超热中子相互作用的含硼治疗剂不能传递到肿瘤的缺氧位置，可以预见BCNT的有效性将会极大地折衷。主要地，BNCT非常适合治疗含氧贫乏的肿瘤，因为缺乏氧减少的放射敏感性对于高LET放射是不太明显的，然而BNCT疗法的有效性取决于携带¹⁰B原子的试剂递送到肿瘤位置。

2-硝基咪唑容易地渗入肿瘤，且可以达到瘤内接近1mM的浓度。如Varghese等在1976年(Scobie等，1994)中所示，2-硝基咪唑在缺氧条件下也经历硝基还原活化，产生亲电物质，与细胞大分子如DNA和蛋白质形成加合物。这些加合物保留在缺氧细胞内，表示有用的靶向机制。事实上，已将碳硼烷连接至硝基咪唑(Wood等，1996；Swenson等，1996)，以试图使硼靶向选择肿瘤的缺氧区域，但这些硼递送剂极大地受到其水溶性弱的不利作用。因此，仍需要高度有效的试剂，用于治疗肿瘤组织。

发明概述

本发明涉及新的一类含有仲氮原子充当弱碱性官能团的2-硝基咪唑递送剂。本发明的2-硝基咪唑递送剂可包括一种或多种治疗剂、细胞毒素剂(例如硼簇(boron cluster))、诊断剂、或螯合剂。2-硝基咪唑递送剂的仲氮原子显著提高水溶性和递送剂的组织摄取，其经历包括pH梯度和缺氧的微环境。我们已合成了几种用于BNCT的携带¹⁰B的递送剂，以期单独或与现有的硼载体组合应用以治疗实体肿瘤。此外，这些化合物标记了[F18]或[F19]或其他可探测的标记，可分别通过PET或MRS/MRI用作缺氧诊断剂。

本发明的第一方面特征在于化合物具有式I的结构

其中Rl为卤素(例如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、或砹(At))，发射正电子的放射性核素(例如[11C]、[13N]、[150]、[18F]、[52Fe]、[55Co]、[61Cu]、[62Cu]、[64Cu]、[62Zn]、[63Zn]、[70As]、[71As]、[74As]、[76Br]、[79Br]、[82Rb]、[86Y]、[89Zr]、[110In]、[120I]、[124I]、[122Xe]、[94mTc]、[94Tc]、或[99mTc])，非金属(例如[31P]或[13C])，含有卤素的取代的低级烷基，含有发射正电子的放射性核素的取代的低级烷基，含有非金属、甲苯磺酸酯、甲磺酸酯、三氯甲磺酰酯、氢、或羟基的取代的低级烷基；和R2和R3均独立选自氢、低级烷基、烯丙基、链烯基、炔基、羟基烷基、杂烃基、聚醚、或具有终端杂原子(例如氮、氧、和硫原子)的聚醚，以便至少一个R2或R3进一步含有治疗剂(例如抗生素、补充增效剂、激素激动剂或拮抗剂、细胞凋亡剂、和免疫调节剂)、细胞毒性剂(例如放射致敏剂例如硼簇(诸如癸硼烷、十二硼烷、闭式-1，2-碳硼烷、或甲基-邻-碳硼烷)、烷化剂、抗肿瘤剂、抗增殖剂、抗代谢药、微管蛋白抑制剂、和拓扑异构酶I或II抑制剂；细胞毒性剂也可以选自喜树碱、高喜树碱、秋水仙碱、考布他汀、多拉司他汀(dolistatin)、多柔比星、甲氨蝶呤、鬼臼毒素、根霉素、根霉素D、泰素、紫杉醇(paclitaxol)、顺铂、CC1065、美登醇(maytansinoid)、及其衍生物和类似物)、可探测的标记(例如放射性标记)、或螯合基(例如亚氨基羧基(ininocarboxylic)反应基团、多氨基多羧基反应基团、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、或1，4，7，1O-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸(DOTA))。替代选择地，化合物的R2和R3连接以形成五-、六-、或七-元的包含至少一个氮原子(例如至少2、3、或4个氮原子)的杂环，其中所述杂环包含治疗剂、细胞毒性剂、可探测的标记、或螯合基。

在本发明第一方面的实施方案中，化合物具有式II-XI的结构。在另一个实施方案中，R1为卤素(例如[F18]或[F19])或非金属。在另一个实施方案中，R2和R3含有治疗剂或细胞毒性剂；治疗剂或细胞毒性剂可以相同或不同。在其它实施方案中，R2或R3可以为硼簇末端的聚醚。在又一个实施方案中，治疗剂、细胞毒性剂、可探测的标记、或螯合基通过酶裂解的键连接至化合物。在本发明第一方面的另一个实施方案中，治疗剂通过连接至聚醚的杂原子共价键接至化合物(R2或R3或两者)。本发明第一方面的化合物可以与药学上可接受的载体或赋形剂混合，或化合物可以以阴离子平衡离子的盐形式(例如卤素)提供。

本发明的第二方面特征在于在需要它的患者内治疗或预防缺氧疾病(例如癌症(如胶质母细胞瘤、胶质肉瘤、或黑色素瘤肿瘤细胞)、炎症、或缺血)的方法，通过给所述患者施用权利要求1的化合物。在实施方案中，化合物的R2或R3含有硼簇，且该方法涉及在给患者施用足够量的选择性摄取、滞留和当细胞被热中子照射时损害缺氧组织中存在的细胞的化合物后，应用硼中子俘获疗法(BNCT)。在另一个实施方案中，化合物进一步含有细胞毒性剂。化合物可以与药学上可接受的载体或赋形剂一起施用，或化合物可以以阴离子平衡离子的盐形式(例如卤素)提供。

本发明的第三方面特征在于在哺乳动物的正常组织、一般病变组织、或恶性组织中检测缺氧细胞(例如癌细胞如神经胶母细胞瘤、胶质肉瘤、或黑色素瘤细胞)的方法，通过a)给所述哺乳动物施用权利要求1的化合物，其中化合物在R1含有放射性核素(例如[11C]、[13N]、[15O]、[18F]、[52Fe]、[55Co]、[61Cu]、[62Cu]、[64Cu]、[67Cu]、[67Ga]、[68Ga]、[62Zn]、[63Zn]、[70As]、[71As]、[74As]、[76Br]、[79Br]、[82Rb]、[86Y]、[89Zr]、[110In]、[111In]、[120I]、[123I]、[124I]、[125I]、[131I]、[122Xe]、[175Lu]、[154Gd]、[155Gd]、[156Gd]、[157Gd]、[158Gd]、[94mTc]、[94Tc]、或[99mTc])，和通过非侵入性正电子发射断层扫描术(PET)检测任何滞留在正常组织、一般病变组织、或恶性组织中的化合物；或其中化合物在R1含有卤素或非金属，和通过磁共振波谱(MRI)或磁共振成像(MRI)检测任何滞留在正常组织、一般病变组织、或恶性组织中的化合物。在优选的实施方案中，放射性核素为[19F]。在另一个实施方案中，化合物的R2或R3含有治疗剂、细胞毒性剂(例如放射致敏剂例如硼簇(诸如癸硼烷、十二硼烷、闭式-1，2-碳硼烷、或甲基-邻-碳硼烷))、烷化剂、抗肿瘤剂、抗增殖剂、抗代谢药、微管蛋白抑制剂、或拓扑异构酶I或II抑制剂)、可探测的标记(例如[11C]、[13N]、[15O]、[18F]、[52Fe]、[55Co]、[61Cu]、[62Cu]、[64Cu]、[67Cu]、[67Ga]、[68Ga]、[62Zn]、[63Zn]、[70As]、[71As]、[74As]、[76Br]、[79Br]、[82Rb]、[86Y]、[89Zr]、[110In]、[111In]、[120I]、[123I]、[124I]、[125I]、[131I]、[122Xe]、[175Lu]、[154Gd]、[155Gd]、[156Gd]、[157Gd]、[158Gd]、[94mTc]、[94Tc]、或[99mTc])、或螯合基。在又一个实施方案中，化合物的R2或R3含有细胞毒性剂、可探测的标记、或螯合基。在另一个实施方案中，化合物具有任何一个式II-XI的结构。所述方法涉及给患者施用足够量的选择性摄取、滞留和检测缺氧细胞的化合物。化合物可以与药学上可接受的载体或赋形剂一起施用，或化合物可以以阴离子平衡离子(例如卤素)的盐形式。

在本发明第三方面方法的另一个实施方案中，化合物含有卤素(例如[19F])或非金属(例如[31P]或[13C])。

我们已合成了许多硼化2-硝基咪唑类似物(图1)作为用于BNCT的硼递送剂。共轭的闭式-碳硼烷基[C₂B_1OH_1O]]基团通过癸硼烷(B_1OH₁₂-2CH₃CN)和5-己炔甲苯磺酸酯的二乙腈加合物反应引入，得到中间化合物，然后将其与2-硝基咪唑偶联，得到所需产品。含硼化合物经¹H、¹³CNMR、和MALDI-TOF MS得到鉴定。

在本发明化合物的一般性描述中，在取代基中特定类型的原子数目通常是指定一个范围，例如，烷基含有1至7个碳原子或C_1-7烷基。提及这样一个范围旨在包括具体提及基团具有指定范围内的每个整数原子。例如，1至7个碳原子的烷基包括每个C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、和C₇。C_1-7杂烃基(heteroalkyl)例如包括1至6碳原子以及一个或多个杂原子。其他数目的原子和其他类型的原子可以以类似的方式表示。

“烯丙基”是指具有式H₂C＝CH-CH₂-R链烯烃基团。

“烷芳基”是指被芳基(例如苄基、苯乙基、或3，4-二氯苯乙基)取代的具有7至14个碳原子的烷基。

“链烯基”是指包含一个或多个双键且具有2至24个碳原子的分支或未分支的烃基团。链烯基可任选包括单环或者多环，其中每个环期望有3至6个成员。链烯基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、羟基、氟代烷基、全氟代烷基、氨基、氨基烷基、二取代的氨基、季氨基、羟基烷基、羧基烷基、和羧基。链烯基包括但不限于乙烯基；烯丙基；2-环丙基-1-乙烯基；1-丙烯基；1-丁烯基；2-丁烯基；3-丁烯基；2-甲基-1-丙烯基；2-甲基-2-丙烯基；1-戊烯基；2-戊烯基；3-戊烯基；4-戊烯基；3-甲基-1-丁烯基；3-甲基-2-丁烯基；3-甲基-3-丁烯基；2-甲基-1-丁烯基；2-甲基-2-丁烯基；2-甲基-3-丁烯基；2-乙基-2-丙烯基；1-甲基-1-丁烯基；1-甲基-2-丁烯基；1-甲基-3-丁烯基；2-甲基-2-戊烯基；3-甲基-2-戊烯基；4-甲基-2-戊烯基；2-甲基-3-戊烯基；3-甲基-3-戊烯基；4-甲基-3-戊烯基；2-甲基-4-戊烯基；3-甲基-4-戊烯基；1，2-二甲基-1-丙烯基；1，2-二甲基-1-丁烯基；1，3-二甲基-1-丁烯基；1，2-二甲基-2-丁烯基；1，1-二甲基-2-丁烯基；2，3-二甲基-2-丁烯基；2，3-二甲基-3-丁烯基；1，3-二甲基-3-丁烯基；1，1-二甲基-3-丁烯基和2，2-二甲基-3-丁烯基。

本文所用所术语“烷基”和前缀“烷-”包括直链和支链基团以及环状基团即环烷基。环状基团可为单环或者多环基团，且优选有3至6个环碳原子(包括在内)。示例性环状基团包括环丙基、环丁基、环戊基、和环己基。C_1-24烷基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、羟基、氟代烷基、全氟代烷基、氨基、氨基烷基、二取代的氨基、季氨基、羟基烷基、羧基烷基、和羧基。C_1-24烷基包括但不限于甲基；乙基；正丙基；异丙基；环丙基；环丙基甲基；环丙基乙基；正丁基；异丁基；仲丁基；叔丁基；环丁基；环丁基甲基；环丁基乙基；正戊基；环戊基；环戊基甲基；环戊基乙基；1-甲基丁基；2-甲基丁基；3-甲基丁基；2，2-二甲基丙基；1-乙基丙基；1，1-二甲基丙基；1，2-二甲基丙基；1-甲基戊基；2-甲基戊基；3-甲基戊基；4-甲基戊基；1，1-二甲基丁基；1，2-二甲基丁基；1，3-二甲基丁基；2，2-二甲基丁基；2，3-二甲基丁基；3，3-二甲基丁基；1-乙基丁基；2-乙基丁基；1，1，2-三甲基丙基；1，2，2-三甲基丙基；1-乙基-1-甲基丙基；1-乙基-2-甲基丙基；环己基；辛基；癸基；二十烷基；和二十四烷基等。本文优选的烷基为“低级烷基”，其可含有1至15个碳。更优选地，低级烷基仅有1至5个碳(包括在内)。

“烷杂环基”是指具有7至14个碳原子以及一个或多个杂原子的杂环基团取代的烷基(例如3-呋喃基甲基、2-呋喃基甲基、3-四氢呋喃基甲基、或2-四氢呋喃基甲基)。

“炔基”是指包含一个或多个叁键且具有2至24个碳原子的分支或未分支的烃基团。炔基可任选包括单环、二环、或者三环，其中每个环期望有5或6个成员。炔基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、羟基、氟代烷基、全氟代烷基、氨基、氨基烷基、二取代的氨基、季氨基、羟基烷基、羧基烷基、和羧基。炔基包括但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、4-戊炔基、5-己烯-1-基炔基(5-hexene-1-ynyl)、2-己炔基、3-己炔基、4-己炔基、5-己炔基；1-甲基-2-丙炔基；1-甲基-2-丁炔基；1-甲基-3-丁炔基；2-甲基-3-丁炔基；1，2-二甲基-3-丁炔基；2，2-二甲基-3-丁炔基；1-甲基-2-戊炔基；2-甲基-3-戊炔基；1-甲基-4-戊炔基；2-甲基-4-戊炔基；和3-甲基-4-戊炔基。

“类似物”是指与参照分子不同但在结构上、功能上、和/或化学上与参照分子相关的分子。类似物可以保留参照分子的基本性质、功能、或结构。最优选地，类似物保留参照分子的至少一种生物学功能。一般来说，不同是有限的，以便参照分子和类似物的结构或序列整体上类似。

“芳基”是指芳香族基团(例如苯基)，具有包含共轭π电子的碳原子的环系统。芳基具有6至12个碳原子。芳基可任选包括单环、二环、或者三环，其中每个环期望有5或6个成员。芳基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、氟代烷基、羧基、羟基烷基、羧基烷基、氨基、氨基烷基、单取代的氨基、二取代的氨基、和季氨基。

“螯合剂”是指与单个金属原子形成多个化学键的分子。在形成键之前，螯合剂具有一对以上未共享电子。通过与金属原子共享电子对形成键。

螯合剂包括例如亚氨基二羧基或多氨基多羧基。应用Liu等，Bioconjugate Chem.12(4)：653，2001；Alter等，U.S.P.N.5,753,627；和PCT公布号WO 91/01144(在此引入各篇文献作为参考)中一般描述的方法，可以将螯合剂连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。本发明的2-硝基咪唑化合物可以通过其连接的螯合剂与可探测的标记复合，从而导致化合物被间接标记。类似地，细胞毒素剂或治疗剂也可以经由螯合基连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。

“偶联”是指通过共价键或通过非共价的分子间吸引力将第一分子连接到第二分子上的特性。

“细胞毒素剂”是指任何对肿瘤细胞有毒性的，天然存在的、修改的、或合成的化合物。这样的剂有用于治疗肿瘤，和治疗特征在于细胞增殖或细胞群活动过度的其他症状或疾病。细胞毒素剂包括但不限于烷化剂、抗生素、抗代谢药物、微管蛋白抑制剂、拓扑异构酶I和II抑制剂、激素激动剂或拮抗剂、或免疫调节剂。细胞毒素剂可以是通过光或红外线活化的细胞毒素剂(Photofrin，IR dyes；Nat.Biotechnol.19(4)：327-331，2001)，可以是通过其他机制途径运作的，或者可以是补充的增效剂。

“可探测的标记”是指任何类型的标记，当其与本发明的2-硝基咪唑化合物连接时，致使该化合物可被探测。可探测的标记可以是有毒或无毒的，且可以有但不限于一个或多个以下属性：荧光(Kiefer等，WO9740055)、颜色、毒性(例如放射性，例如γ-发射放射性核素、俄歇发射放射性核素(Auger-emitting radionuclide)、β-发射放射性核素、α-发射放射性核素、或发射正电子的放射性核素)、放射敏感性、或光敏性。虽然可探测的标记可直接连接本发明的化合物，可探测的标记也可以间接连接，例如通过与螯合基复合，所述螯合基与本发明的2-硝基咪唑化合物连接(例如经由共价键连接或间接连接)。通过被第二分子特定结合的标记的能力，可探测的标记也可以间接连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。这种类型的间接连接标记的一个实例是生物素标记，它可以被第二分子抗生蛋白链菌素特定结合。第二分子也可连接到俘获中子的部分(例如硼笼(boron cage)，例如，Kahl等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA87：7265-7269，1990中所述)。

可探测的标记也可以是重元素或稀土离子的金属离子，如Gd³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、或Cr²⁺(例如参见，Invest.Radiol.33(10)：752-761，1998)。放射性可探测的标记包括例如放射性碘标记(例如¹²²1、¹²³1、¹²⁴1、¹²⁵I、或¹³¹I)。非放射性可探测的标记也可连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。

对细胞有毒的可探测标记的优选实例包括蓖麻毒素、白喉毒素、和放射性可探测的标记(例如，¹²²1、¹²³1、¹²⁴1、¹²⁵1、¹³¹1、¹⁷⁷Lu、⁶⁴Cu、⁶⁷Cu、¹⁵³Sm、¹⁶⁶Ho、¹⁸⁶Re、¹⁸⁸Re、²¹¹At、²¹²Bi、²²⁵Ac、⁶⁷Ga、⁶⁸Ga、⁷⁵Br、⁷⁶Br、⁷⁷Br、^117mSn、⁴⁷Sc、¹⁰⁹Pd、⁸⁹Sr、¹⁵⁹Gd、¹⁴⁹Pm、¹⁴²Pr、¹¹¹Ag、¹⁶⁵Dy、²¹³Bi、¹¹¹In、¹¹⁴mIn、²⁰¹Ti、^195mPt、¹⁹³Pt、⁸⁶Y和⁹⁰Y)。这些化合物和本文所述的其它化合物可以直接或间接连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。毒性可探测的标记的也可以是化学治疗剂(例如，喜树碱、高喜树碱、5-氟尿嘧啶或阿霉素)，或可以是放射致敏剂(例如，泰素、吉西他滨、氟嘧啶、metronitozil、或脱氧胞苷类似物2′，2′二氟-2′-脱氧胞苷(dFdCyd))，它们可以直接或间接连接到本发明的2-硝基咪唑化合物。

可探测的标记，当与本发明的2-硝基咪唑化合物偶联时，发射可被信号转导机检测到的信号。在一些情况下，如当可探测的标记是放射性核素时，可探测的标记可以自发地发射信号。在其他情况下，如当可探测的标记是弛豫性(relaxivity)金属时，可探测的标记由于受到外源场的刺激而发射信号。信号的实例包括但不限于γ射线、X-射线、可见光、红外线能源、和无线电波。信号转导机的实例包括但不限于γ照相机包括SPECT/CT设备、PET扫描器、荧光计、和磁共振成像(MRI)和磁共振波谱(MRS)机器。

“氟代烷基”是指氟取代的烷基。

“卤素(halide)”是指溴、氯、碘、或氟。

“杂环基”是指稳定的5-至7-元单环或7-至14-元二环的杂环，所述杂环为饱和的、部分不饱和的或不饱和的(芳香族的)，且包括2至6个碳原子和1、2、3或4个独立选自N、O、和S的杂原子，和包括其中任何上述定义的杂环与苯环稠合的任何二环基团。杂环基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、羟基、氟代烷基、全氟代烷基、氨基、氨基烷基、二取代的氨基、季氨基、羟基烷基、羧基烷基、和羧基。氮和硫杂原子可任选被氧化。杂环可以经由任何杂原子或碳原子共价连接以形成稳定的结构，例如咪唑啉基环可以在任一环碳原子位置或在氮原子上被连接。杂环氮原子可任选被季胺化。优选地，当杂环中的S和O原子总数超过1时，那么这些杂原子彼此不相邻。杂环包括但不限于1H-吲唑、2-吡咯烷酮基、2H，6H-1，5，2-二噻嗪基、2H-吡咯基、3H-吲哚基、4-哌啶酮基、4aH-咔唑、4H-喹嗪基、6H-1，2，5-噻二嗪基、吖啶基、吖辛因基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基(benzothiofuranyl)、苯并噻吩基(benzothiophenyl)、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并三唑基、苯并四唑基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑酮基、咔唑基、4aH-咔唑基、b-咔啉基、色满基、色烯基、噌啉基、十氢喹啉基、2H，6H-1，5，2-二噻嗪基、二氢呋喃并[2，3-b]四氢呋喃、呋喃基、呋咱基、咪唑烷基、咪唑啉基、咪唑基、1H-吲唑基、吲哚烯基(indolenyl)、二氢吲哚基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异色满基、异吲唑基、异二氢吲哚基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异噁唑基、吗啉基、二氮杂萘基、十氢异喹啉基、噁二唑基、1，2，3-噁二唑基、1，2，4-噁二唑基、1，2，5-噁二唑基、1，3，4-噁二唑基、噁唑烷基、噁唑基、噁唑烷基萘嵌间二氮苯基(oxazolidinylperimidinyl)、菲啶基、菲咯啉基、吩砒嗪基、吩嗪基、吩噻嗪基、啡噁噻基(phenoxathiinyl)、吩噁嗪基、酞嗪基、哌嗪基、哌啶基、蝶啶基、哌啶酮基、4-哌啶酮基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑烷基、吡唑啉基、吡唑基、哒嗪基、吡啶并噁唑、吡啶并咪唑、吡啶并噻唑、吡啶基(pyridinyl)、吡啶基(pyridyl)、嘧啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、吡咯基、喹唑啉基、喹啉基、4H-喹嗪基、喹喔啉基、奎宁环基、咔啉基、四氢呋喃基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、6H-1，2，5-噻二嗪基、1，2，3-噻二唑基、1，2，4-噻二唑基、1，2，5-噻二唑基、1，3，4-噻二唑基、噻蒽基、噻唑基、噻吩基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基、苯硫基(thiophenyl)、三嗪基、1，2，3-三唑基、1，2，4-三唑基、1，2，5-三唑基、1，3，4-三唑基、呫吨基。优选5至10元的杂环包括但不限于吡啶基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、四唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、苯并咪唑基、1H-吲唑基、噁唑烷基、异噁唑烷基、苯并三唑基、苯并异噁唑基、羟吲哚基、苯并噁唑啉基、喹啉基、和异喹啉基。优选5至6元的杂环包括但不限于吡啶基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、吡咯基、哌嗪基、哌啶基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、和四唑基。

“杂烃基”是指具有1至24个碳原子以及1、2、3、4、或更多个独立选自N、O、S、和P的杂原子的分支或未分支的烷基、链烯基、或炔基。杂烃基包括但不限于叔胺、仲胺、醚、硫醚、酰胺、硫代酰胺、氨甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、腙、亚胺、磷酸二酯、氨基磷酸酯、磺酰胺、和二硫化物。杂烃基可任选包括单环、二环、或者三环，其中每个环期望有3或6个成员。杂烃基可为取代的或未取代的。示例性取代基包括烷氧基、芳氧基、硫氢基、烷基硫基、芳基硫基、卤素、羟基、氟代烷基、全氟代烷基、氨基、氨基烷基、二取代的氨基、季氨基、羟基烷基、羧基烷基、和羧基。

术语“羟基烷基”是指含有羟基的烷基。

术语“甲磺酰酯”是指羟基与甲烷磺酰氯反应所形成的酯，但可以包括其中甲烷部分被烷基、卤素、酯、醚或氰基等取代的甲烷磺酰氯。

“聚醚”是指其中重复单位含有由氧原子连接两个碳原子的基团(R₁-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-R₂)_n，其中n＝1-15。聚醚可以结尾于杂原子，例如氮、氧、或硫。

术语“甲苯磺酰酯”是指羟基与对甲苯磺酰氯反应所形成的酯，但可以包括其中甲苯部分被烷基、卤素、酯、醚或氰基等取代的甲苯磺酰氯。

“治疗或预防癌症”是指引起肿瘤大小或癌细胞数减少，减慢或预防肿瘤大小增加或癌细胞增殖，增加肿瘤或其它癌症消失到其再发之间的无病生存期，防止肿瘤或其它癌症的初发或继发出现，或减少与肿瘤或其它癌症相关的不利症状。在预期的实施方案中，用本发明2-硝基咪唑化合物治疗(例如，硼化2-硝基咪唑化合物)后，残存的肿瘤或癌细胞的百分数比肿瘤或癌细胞的初始数目，当应用任何标准检测测量时至少低20、40、60、80、或100％。期望地，通过施用本发明2-硝基咪唑化合物引起肿瘤或癌细胞数目的减少至少2、5、10、20、或50-倍大于非肿瘤或非癌性细胞数目的减少。期望地，当应用标准方法测量时，本发明的方法导致肿瘤大小或癌细胞数减少20、40、60、80、或100％。期望地，至少20、40、60、80、90、或95％的治疗受试者得到完全缓解，其中所有肿瘤或癌的证据消失。期望地，肿瘤或癌不再发或在至少5、10、15、或20年后再发。

术语“三氯甲磺酰酯(tryflate)”是指羟基与三氯甲烷磺酰酸酐反应所形成的酯。

“环的框架内”是指基团的原子或至少一个原子并入环结构的相邻原子内。

实施例以氟化的2-硝基咪唑的方式存在，但这是本领域技术人员已知的，在PET情形中，本发明化合物可以标记任何发射正电子的核素，包括例如[76Br]和[124I]。

应当理解本发明化合物可用于组织缺氧的PET、MRS、和MRI检测；掺入弱碱性部分的试剂有利于获得[18]PET、[19F]MRS和[19F]MRI。也应当理解，发明人认识到增加卤素原子如[19F]的数目(通过化学合成领域技术人员众所周知的操作)，将会以化合物中存在的卤素原子数目平方的增加方式增加MRS/MRI检测灵敏度。

应当理解静脉给药是治疗或预防缺氧组织相关的实施方案和PET研究(应用例如[18F])的优选途径，但当用于组织缺氧[19]MRS或[19F]MRI分析时，可应用静脉或口服给药给予本发明2-硝基咪唑化合物。

根据其优选实施方案的下述说明和权利要求书，本发明其它特征和优点将是明显的。

详细说明

本发明涉及2-硝基咪唑化合物的合成和应用，所述化合物含有仲氮原子充当弱碱性官能团以提高水溶性和缺氧组织诸如肿瘤细胞对化合物的摄取。2-硝基咪唑化合物含有一种或多种治疗剂、细胞毒素剂、可探测的标记、或螯合剂。在优选的实施方案中，2-硝基咪唑化合物含有一种或多种硼簇和细胞毒素剂。在这方面，本发明通过碳-碳或聚醚连接至2-硝基咪唑部分，提供连接碳硼烷基团的改进方法。硼化2-硝基咪唑化合物一般相应于通式I。

新的2-硝基咪唑化合物掺入了弱碱性部分(pKa大约为8或更高)和一种或多种治疗剂、细胞毒素剂(例如硼簇)、可探测的标记(例如卤素、发射正电子的放射性核素，或非金属)、或螯合剂，易于非侵入性检测和治疗缺氧组织。特别地，本发明2-硝基咪唑化合物可在治疗干预前用于检测缺氧组织(例如肿瘤组织)，这反过来，允许选择患者以有效和及时的方式应用基于缺氧的治疗性干预。更重要地，本发明2-硝基咪唑化合物可用于病变一般性和恶性组织的治疗性干预。特别地，本发明2-硝基咪唑化合物可用于治疗或预防缺氧疾病，如癌症，例如存在于皮肤(例如鳞状细胞癌、基底细胞癌、或黑素瘤)、乳腺、结肠直肠器官、泌尿生殖器官(例如前列腺、睾丸、卵巢、膀胱)、脑和神经系统、头部及颈部、胰腺、肺、肝(例如肝细胞瘤)、肾、胃肠道、心脏、眼睛、胃、骨、内分泌系统(例如甲状腺和垂体瘤)、以及淋巴系统(例如霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤)组织的癌症。要治疗的缺氧疾病也可以是由缺血(例如由中风引起)、炎症、和伤口愈合所引起的。

本发明提供化合物，利用PET、MRS、和MRI用于慢性和急性缺氧的非侵入性检测，和用于治疗或预防缺氧组织或疾病。化合物有效地渗入慢性和急性缺氧组织。本发明的2-硝基咪唑化合物可以以两种方式应用。首先，可以在治疗前评估组织缺氧的水平，这允许选择可能受益于基于缺氧干预的患者。治疗后也可以评估组织缺氧的水平，这允许检测缺氧组织对治疗性干预响应的变化。其次，本发明2-硝基咪唑化合物可用于治疗或预防缺氧疾病(例如癌症、炎症、和缺血)。本发明2-硝基咪唑化合物可与电离辐射、过热、缺氧细胞放射致敏剂、生物还原性细胞毒素、抗炎剂、或生长因子抑制剂结合应用。

我们已成功合成了许多硼化包含闭式-碳硼烷的化合物(参见以下的式II、III、IV、和V)。它们的结构经¹H、¹³CNMD和MALDI-TOF MS得到鉴定。

图1：

本发明含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物可用于治疗、预防和检测例如患者内的肿瘤细胞。在优选的实施方案中，利用硼化2-硝基咪唑类似物治疗或预防癌症涉及应用硼中子俘获疗法(BNCT)。因此，本发明包括递送有效量的中子俘获剂至肿瘤细胞的方法，其涉及将肿瘤细胞与本发明含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物相接触。在体内，所述方法包括给患者施用含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物，然后所述化合物被肿瘤细胞选择性吸收。为了在BNCT中有效，肿瘤细胞所吸收的硼化2-硝基咪唑化合物的量是所述肿瘤细胞由热中子照射时足够产生细胞毒性的量。优选地，肿瘤细胞是脑肿瘤或黑色素瘤细胞，但可以包括任何类型的肿瘤细胞，包括但不限于以下肿瘤细胞，所述肿瘤细胞存在于皮肤(例如鳞状细胞癌、基底细胞癌、或黑素瘤)、乳腺、结肠/直肠、前列腺、脑和神经系统、头部及颈部、睾丸、卵巢、胰腺、肺、肝(例如肝细胞瘤)、肾、膀胱、胃肠道、骨、内分泌系统(例如甲状腺和垂体瘤)、和淋巴系统(例如霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤)的癌症中。神经系统的癌症包括例如星细胞瘤、少突胶质细胞瘤、脑膜瘤、神经纤维瘤、胶质母细胞瘤、胶质肉瘤、室管膜瘤、神经鞘瘤、神经纤维肉瘤、神经母细胞瘤、和髓母细胞瘤。应用本发明的方法可以治疗的其他类型的癌症包括纤维肉瘤、神经外胚层肿瘤、间皮瘤、表皮样癌、以及形成实体肿瘤的任何其他癌症。优选的肿瘤细胞是那些微环境中发现具有高pH梯度和低氧合(即缺氧组织)的肿瘤细胞。

本发明也包括用于检测肿瘤细胞的组合物，其包括有效量的含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物，所述化合物结合用于PET或MRS/MRI检测的F18或F19，分别用于诊断和治疗人类癌症。含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物可以与药学上可接受的载体或赋形剂一起施用，或以盐的形式(例如用阴离子平衡离子诸如卤素)施用。用于PET或MRS/MRI的有效量是应用本发明化合物检测肿瘤细胞时本发明化合物足够选择性摄取、滞留和肿瘤细胞检测的量。

本发明也包括用于BNCT的组合物，其包括与药学上可接受的载体或赋形剂一起组合的有效量的含碳硼烷基的2-硝基咪唑化合物，所述化合物包含细胞毒性部分(例如铂(Pt)复合物、氮芥前体药物等)，用于进一步促进肿瘤细胞的治疗。用于BNCT的有效量是本发明化合物足够选择性摄取、滞留和在已吸收化合物的肿瘤细胞被热中子照射时损害肿瘤细胞的量。

方案1至6描述碳硼烷基化合物II至VI的全合成。这些2-硝基咪唑化合物在碳硼烷基和2-硝基咪唑部分之间含有碳-碳、或氧和碳之间的连接，以具有增加的超过现有药物在体外和体内条件下的化学稳定性。另外，这些新药物在水溶液中的高溶解度使它们容易被施用至血流，例如经由药物的浓盐水溶液，而无需共溶剂。新药物在体外和体内生物学活性表明这些新化合物是非常有前途的药物，用于BNCT、诊断、和缺氧肿瘤细胞的细胞毒性治疗。

本发明的化合物

本文提供的新化合物式(I)的结构确定的那些化合物。

其中R1为卤素(例如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、或砹(At))，发射正电子的放射性核素(例如[11C]、[13N]、[15O]、[18F]、[52Fe]、[55Co]、[61Cu]、[62Cu]、[64Cu]、[67Cu]、[67Ga]、[68Ga]、[62Zn]、[63Zn]、[70As]、[71As]、[74As]、[76Br]、[79Br]、[82Rb]、[86Y]、[89Zr]、[110In]、[111In]、[120I]、[123I]、[124I]、[125I]、[131I]、[122Xe]、[175Lu]、[154Gd]、[155Gd]、[156Gd]、[157Gd]、[158Gd]、[94mTc]、[94Tc]、或[99mTc])，非金属(例如[31P]或[13C])，含有卤素的取代的低级烷基，含有发射正电子的放射性核素的取代的低级烷基，含有非金属、甲苯磺酸酯、甲磺酸酯、三氯甲磺酰酯、氢、或羟基的取代的低级烷基；和R2和R3均独立选自氢、低级烷基、烯丙基、链烯基、炔基、羟基烷基、杂烃基(例如羟基醚)、聚醚、或具有终端杂原子(例如氮、氧、和硫原子)的聚醚，其中至少一个R2或R3含有治疗剂、细胞毒性剂、可探测的标记、或螯合基；或R2和R3连接以形成五-、六-、或七-元的包含至少一个氮原子(例如至少1、2、3、或4个氮原子)的杂环，其中所述杂环包含治疗剂、细胞毒性剂、可探测的标记、或螯合基。

优选地，R2和R3连接以形成五-、六-、或七-元的具有至少一个氮原子的杂环，但在环中排除降低碱性诸如O、S、或N-酰基的基团。结构(I)中的至少一个N原子可以为阴离子平衡离子的盐形式，包括但不限于例如卤素。在多个N原子的情形中，至少一个N可以被低级烷基、羟基烷基或氟代烷基取代。

本发明的放射性标记化合物有用于组合物，用于受试者中疾病(例如存在实体瘤)的成像、检测、诊断、和治疗。许多放射性标记可用于产生放射性标记化合物，用于成像、检测、诊断、和治疗。例如，可用于产生放射性标记化合物的放射性标记的非限制性名单包括[11C]、[13N]、[15O]、[18F]、[52Fe]、[55Co]、[61Cu]、[62Cu]、[64Cu]、[67Cu]、[67Ga]、[68Ga]、[62Zn]、[63Zn]、[70As]、[71As]、[74As]、[76Br]、[79Br]、[82Rb]、[86Y]、[89Zr]、[110In]、[111In]、[120I]、[123I]、[124I]、[125I]、[131I]、[122Xe]、[175Lu]、[154Gd]、[155Gd]、[156Gd]、[157Gd]、[158Gd]、[94mTc]、[94Tc]、和[99mTc])。特别优选的放射性标记包括[18F]、[64Cu]、[76Br]、[I124]及其混合物。

与本发明化合物偶联的治疗剂或细胞毒素剂

本发明的2-硝基咪唑化合物可与治疗剂或细胞毒性剂偶联。治疗剂和细胞毒性剂的实例包括例如抗肿瘤药物诸如：阿西维辛；阿柔比星；阿考达唑盐酸盐；阿克罗宁；阿多来新；阿霉素；阿地白介素；六甲蜜胺；安波霉素；阿美蒽醌(A.metantrone)醋酸盐；氨鲁米特；安吖啶；阿那曲唑；安曲霉素；门冬酰胺酶；曲林菌素；阿扎胞苷；阿扎替派；阿佐霉素；巴马司他；苯佐替派；比卡鲁胺；盐酸比生群；双奈法德二甲磺酸盐；比折来新；博莱霉素硫酸盐；布喹那钠；溴匹立明；白消安；放线菌素；卡普睾酮；喜树碱；卡醋胺；卡贝替姆；卡铂；卡莫司汀；盐酸卡柔比星；卡折来新；西地芬戈；苯丁酸氮芥；西罗霉素；顺铂；克拉屈滨；考布他汀(Combretestatm)A-4；克立那托甲磺酸盐；环磷酰胺；阿糖胞苷；达卡巴嗪；DACA(N-[2-(二甲基-氨基)乙基]吖啶-4-甲酰胺)；更生霉素；柔红霉素盐酸盐；道诺霉素；地西他滨；右奥马铂；地扎胍宁；地扎胍宁甲磺酸盐；地吖醌；多西紫杉醇；多拉司他汀(Dolasatins)；多柔比星；盐酸多柔比星；屈洛昔芬；柠檬酸屈洛昔芬；丙酸屈他雄酮；达佐霉素；依达曲沙；盐酸依氟鸟氨酸；艾力替新；依沙芦星；恩洛铂；恩普氨酯；依匹哌啶；盐酸表柔比星；厄布洛唑；盐酸依索比星；雌莫司汀；雌莫司汀磷酸钠；依他硝唑；乙碘油I 131；依托泊苷；磷酸依托泊苷；氯苯乙嘧胺(Etoprine)；法倔唑盐酸盐；法扎拉滨；芬维A胺；氟尿苷；磷酸氟达拉滨；氟尿嘧啶；5-FdUMP；氟西他滨；磷喹酮；福司曲星钠；吉西他滨；吉西他滨盐酸盐；金Au 198；高喜树碱；羟基脲；盐酸伊达比星；异环磷酰胺；伊莫福新；干扰素α-2a；干扰素α-2b；干扰素α-n1；干扰素α-n3；干扰素β-Ia；干扰素γ-Ib；异丙铂；伊立替康盐酸盐；醋酸兰瑞肽；来曲唑；醋酸亮丙瑞林；盐酸利阿唑；洛美曲索钠；洛莫司汀；盐酸洛索蒽醌；马索罗酚；美坦辛；氮芥盐酸盐；醋酸甲地孕酮；美仑孕酮乙酸盐；美法仑；美诺立尔；巯嘌呤；甲氨蝶呤；甲氨蝶呤钠；氯苯氨啶；美妥替哌；米丁度胺；米托卡星；丝裂红素；米托洁林；米托马星；丝裂霉素；米托司培；米托坦；盐酸米托蒽醌；霉酚酸；诺考达唑；诺拉霉素；奥马铂；奥昔舒仑；紫杉醇；培门冬酶；培利霉素；戊氮芥；硫酸培洛霉素(PeploycinSulfate)；培磷酰胺；哌泊溴烷；哌泊舒凡；吡罗蒽醌盐酸盐；普卡霉素；普洛美坦；卟吩姆钠；泊非霉素；泼尼莫司汀；盐酸丙卡巴肼；嘌罗霉素；嘌罗霉素盐酸盐；吡唑霉素；根霉素；根霉素D；利波腺苷；罗谷亚胺；沙芬戈；沙芬戈盐酸盐；司莫司汀；辛曲秦；磷乙酰天冬氨酸钠；司帕霉素；锗螺胺盐酸盐；螺莫司汀；螺铂；链黑霉素；链佐星；氯化锶Sr 89；磺氯苯脲；他利霉素；紫杉烷；紫杉甾族化合物(Taxoid)；替可加兰钠；替加氟；替洛蒽醌盐酸盐；替莫泊芬；替尼泊苷；替罗昔隆；睾内酯；硫咪嘌呤；硫鸟嘌呤；塞替派；诺拉曲特(Thymitaq)；噻唑呋林；替拉扎明；雷替曲塞；TOP53；盐酸拓扑替康；柠檬酸托瑞米芬；醋酸曲托龙；曲西立滨磷酸盐；三甲曲沙；三甲曲沙葡糖醛酸盐；曲普瑞林；妥布氯唑盐酸盐；尿嘧啶氮芥；乌瑞替派；伐普肽；维替泊芬；长春碱；硫酸长春碱；长春新碱；硫酸长春新碱；长春地辛；硫酸长春地辛；硫酸长春匹定；硫酸长春甘酯；硫酸长春罗新；酒石酸长春瑞滨；硫酸长春罗定；硫酸长春利定；伏氯唑；折尼铂；净司他丁；盐酸佐柔比星；2-氯脱氧腺苷；2′脱氧间型霉素；9-氨基喜树碱；雷替曲塞；N-炔丙基二脱氮杂叶酸；2氯-2′-阿拉伯糖-氟-2′-脱氧腺苷；2-氯-2′-脱氧腺苷；茴香霉素；曲古抑菌素A；hPRL-G129R；CEP-751；利诺胺；硫芥；氮芥(二氯甲基二乙胺)；环磷酰胺；美法仑；苯丁酸氮芥；异环磷酰胺；白消安；N-甲基-N亚硝基脲(MNU)；N，N′-二(2-氯乙基)-N-亚硝基脲(BCNU)；N-(2-氯乙基)-N′环己基-N-亚硝基脲(CCNU)；N-(2-氯乙基)-N′-(反式-4-甲基环己基-N-亚硝基脲(MeCCNU)；N-(2-氯乙基)-N′-(二乙基)乙基膦酸酯-N-亚硝基脲(福莫司汀)；链脲霉素；达卡巴嗪(DTIC)；米托唑胺；替莫唑胺；噻替派；丝裂霉素C；AZQ；阿多来新；顺铂；卡铂；奥马铂；奥沙利铂；C1-973；DWA 2114R；JM216；JM335；二(铂)；雷替曲塞；阿扎胞苷；阿糖胞苷；吉西他滨；6-巯嘌呤；6-硫鸟嘌呤；次黄嘌呤；替尼泊甙9-氨基喜树碱；托泊替康；CPT-11；多柔比星；道诺霉素；表阿霉素(Epirabicin)；伊达比星(darabicin)；米托蒽醌；洛索蒽醌；更生霉素(放线菌素D)；安吖啶；吡唑啉吖啶；全反式视黄醇；14-羟基-反-视黄醇；全反式维甲酸；N-(4-羟基苯基)视黄酰胺；13-顺式维甲酸；3-甲基TTNEB；9-顺式维甲酸；氟达拉滨(2-F-ara-AMP)；或2-氯脱氧腺苷(2-Cda)。

其它可与本发明2-硝基咪唑化合物偶联的抗肿瘤化合物包括但不限于20-pi-1，25二羟基维生素D3；5-乙炔尿嘧啶；阿比特龙；阿柔比星；酰基富烯；腺环戊醇(adecypenol)；阿多来新；阿地白介素(aldesleulkin)；ALL-TK拮抗剂；六甲蜜胺；氨莫司汀；二氯苯氧乙酸(amidox)；氨磷汀；氨基乙酰丙酸；氨柔比星；安吖啶；阿那格雷；阿那曲唑；穿心莲内酯；血管生成抑制剂；拮抗剂D；拮抗剂G；替维瑞克(antarelix)；抗背部化形态发生蛋白-1；抗雄激素药，前列腺癌；抗雌激素药；抗瘤酮；反义寡核苷酸；阿非科林甘氨酸盐；细胞凋亡基因调节剂；细胞凋亡调节剂；脱嘌呤核酸；ara-CDP-DL-PTBA；精氨酸脱氨酶；asulacrine；阿他美坦；阿莫司汀；海洋环肽(axinastatin)1；海洋环肽2；海洋环肽3；阿扎司琼；阿扎毒素；氮杂酪氨酸(azatyrosine)；浆果赤霉素III衍生物；balanol；巴马司他；BCR/ABL拮抗剂；苯并二氢卟吩(benzochlorins)；苯甲酰基星形孢菌素；β-内酰胺衍生物；β-alethine；β克拉霉素(betaclamycin)B；桦木酸；bFGF抑制剂；比卡鲁胺；比生群；二氮丙定基精胺；双奈法德；bistratene A；比折来新；breflate；博来霉素A2；博来霉素B2；溴匹立明；布度钛；丁硫堇硫酰亚胺；卡泊三醇；卡弗他丁C(calphostin C)；喜树碱衍生物(例如10-羟基-喜树碱)；金丝雀痘IL-2；卡培他滨；羧酰胺-氨基-三唑；羧胺三唑；CaRest M3；CARN 700；软骨源抑制因子；卡折来新；酪蛋白激酶抑制剂(ICOS)；澳粟精胺；杀菌肽B；西曲瑞克；二氢卟酚；氯喹喔啉磺酰胺；西卡前列素；顺式卟啉；克拉屈滨；氯米芬类似物；克霉唑；collismycin A；collismycin B；考布他汀A4；考布他汀类似物；conagenin；crambescidin 816；克立那托；自念珠藻环肽(cryptophycin)8；自念珠藻环肽A衍生物；泻果素(curacin)A；环戊蒽醌(cyclopentanthraquinone)；环铂；cypemycin；阿糖胞苷十八烷基磷酸钠；溶细胞因子；磷酸己烷雌酚；达昔单抗；地西他滨；脱氢膜海鞘素B；2′脱氧助间型霉素(DCF)；地洛瑞林；右异环磷酰胺；右雷佐生；右维拉帕米；地吖醌；膜海鞘素B；3，4-二羟基苯并氧肟酸(didox)；二乙基去甲精胺；二氢-5-氮杂胞苷；二氢紫杉醇，9-；草霉素(dioxamycin)；二苯基螺莫司汀；迪莫利德；二十二醇；多拉司琼；去氧氟尿苷；屈洛昔芬；屈大麻酚；多卡米星SA；依布硒；依考莫司汀；依地福新；依决洛单抗；依氟鸟氨酸；榄香烯；乙嘧替氟；表柔比星；埃博霉素(A，R＝H；B，R＝甲基)；埃博霉素；爱普列特；雌氮芥类似物；雌激素激动剂；雌激素拮抗剂；依他硝唑；依托泊苷；依托泊苷-4′-磷酸酯(依托泊苷磷酸酯)；依西美坦；法倔唑；法扎拉滨；芬维A胺；非格司亭；非那雄胺；黄酮吡啶酚(flavopiridol)；氟卓斯汀；fluasterone；氟达拉滨；氟代柔红霉素(fluorodaunorunicin)盐酸盐；福酚美克；福美坦；福司曲星；福莫司汀；德卟啉(texaphyrin)钆；硝酸镓；加洛他滨；加尼瑞克；明胶酶抑制剂；吉西他滨；谷胱甘肽抑制剂；hepsulfam；神经生长因子；六甲撑二乙酰胺；高三尖杉酯碱(HHT)；金丝桃素；伊班膦酸；伊达比星；艾多昔芬；伊决孟酮；伊莫福新；伊洛马司他；咪唑并吖啶酮；咪喹莫特；免疫兴奋性肽；胰岛素样生长激素受体抑制剂；干扰素激动剂；干扰素；白细胞介素；碘苄胍；碘阿霉素；甘薯苦醇，4-；伊立替康；伊罗普拉；伊索拉定；isobengazole；isohomohalicondrin B；伊他司琼；jasplaldnolide；环肽(kahalalide)F；片螺素-N三醋酸酯；兰瑞肽；leinamycin；来格司亭；硫酸香菇多糖；leptolstatin；来曲唑；白血病抑制因子；白细胞α干扰素；亮丙瑞林+雌激素+孕酮；亮丙瑞林；左旋咪唑；利阿唑；线性聚胺类似物；亲脂性二糖肽；亲脂性铂化合物；lissoclinamide 7；洛铂；蚯蚓磷脂；洛美曲索；氯尼达明；洛索蒽醌；洛伐他汀；洛索立宾；勒托替康；德卟啉镥；利索茶碱(lysofylline)；溶解性肽；美坦辛；制甘糖酶素(mannostatin)A；马立马司他；马索罗酚；乳腺丝氨酸蛋白酶抑制物；基质溶解因子抑制剂；基质金属蛋白酶抑制剂；美诺立尔；麦尔巴隆(rnerbarone)；美替瑞林；蛋氨酸酶；甲氧氯普胺；MIF抑制剂；米非司酮(ifepristone)；米替福新；米立司亭；失配双链RNA；普卡霉素；米托胍腙；二溴卫矛醇；丝裂霉素类似物；米托萘胺；mitotoxin成纤维细胞生长因子-皂草素；米托蒽醌；莫法罗汀；莫拉司亭；单克隆抗体，人绒毛膜促性腺激素；单磷酰脂质A+分支杆菌(myobacterium)细胞壁sk；莫哌达醇；多药耐药性基因抑制剂；基于多瘤抑制基因1-的疗法；芥类抗癌剂；印度洋海绵(mycaperoxide)B；分支杆菌细胞壁的提取物；myriaporone；4-乙酰氨基-N-(2′-氨基苯基)-苯甲酰胺(N-acetyldinaline)；N-取代的苯酰胺；那法瑞林；那瑞替喷(nagrestip)；纳洛酮+喷他佐辛；长春花碱(napavin)；萘萜二醇(naphterpin)；那托司亭；奈达铂；奈莫柔比星；奈立膦酸；中性内肽酶；尼鲁米特；安莎霉素(nisamycin)；一氧化氮调节剂；一氧化二氮抗氧化剂；瓜氨酸(nitrullyn)；06-苄基鸟嘌呤；奥曲肽；okicenone；寡核苷酸；奥那司酮；昂丹司琼；昂丹司琼；oracin；口服细胞因子诱导剂；奥马铂；奥沙特隆；奥沙利铂；oxaunomycin；紫杉酚类似物；紫杉酚衍生物；palauamine；palmitoylrhizoxin；帕米磷酸；人参三醇；帕诺米芬；副菌铁素(parabactin)；帕折普汀；培门冬酶；培得星；木聚硫钠；喷司他丁；泮托拉唑(pentrozole)；全氟溴烷；培磷酰胺；紫苏子醇；苯阿嗪霉素(phenazinomycin)；乙酸苯酯；磷酸酶抑制剂；溶链菌制剂；盐酸毛果芸香碱；吡柔比星；吡曲克辛；帕司汀(placetin)A；帕司汀B；纤溶酶原激活抑制剂；铂复合物；铂化合物；铂-三胺复合物；鬼臼毒素；卟吩姆钠；泊非霉素；丙基二吖啶酮；前列腺素J2；蛋白酶体抑制剂；基于蛋白A的免疫调节剂；蛋白激酶C抑制剂；蛋白激酶C抑制剂，微藻；蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂；嘌呤核苷磷酸化酶抑制剂；紫色素；吡唑啉吖啶；吡醇羟乙酯血红蛋白聚氧乙烯共轭物；raf拮抗剂；雷替曲塞；雷莫司琼；ras法呢基蛋白转移酶抑制剂；ras抑制剂；ras-GAP抑制剂；脱甲基化瑞替普汀；依替膦酸铼Re 186；根霉素；核糖酶；RII视黄酰胺；罗谷亚胺；罗希吐碱；罗莫肽；罗喹美克；rabiginone B1；核糖基(ruboxyl)；沙芬戈；saintopin；SarCNU；肉芝软珊瑚醇(sarcophytol)A；沙格司亭；Sdi1模拟物；司莫司汀；衰老衍生物抑制剂1；正义寡核苷酸；信号传导抑制剂；信号传导调节剂；单链抗原结合蛋白；西左非兰；索布佐生；硼卡钠；苯乙酸钠；solverol；生长调节素结合蛋白；索纳明；磷乙酰天冬氨酸；spicamycin D；螺莫司汀；脾脏五肽；海绵抑制素(spongistatin)1；角鲨胺；干细胞抑制剂；干细胞分化抑制剂；stipiamide；基质降解酶抑制剂；9H-嘌呤(sulfinosine)；强效血管活性肠肽拮抗剂；suradista；舒拉明；苦马豆素；合成的葡糖氨基聚糖；他莫司汀；他莫昔芬甲碘化物；牛磺莫司汀；他扎罗汀；替可加兰钠；替加氟；tellurapyrylium；端粒末端转移酶抑制剂；替莫泊芬；替莫唑胺；替尼泊苷；四氯癸氧；tetrazomine；唐松草碱(thaliblastine)；沙立度胺；噻可拉林；促血小板生成素；促血小板生成素模拟物；胸腺法新；胸腺生成素受体激动剂；胸腺曲南；促甲状腺激素；乙基锡初紫红素；替拉扎明；二氯环戊二烯钛；托泊替康；topsentin；托瑞米芬；全能干细胞因子；转译抑制剂；维甲酸；三乙酰尿苷；曲西立滨；三甲曲沙；曲普瑞林；托烷司琼；妥罗雄脲；酪氨酸激酶抑制剂；酪氨酸磷酸化抑制剂；UBC抑制剂；乌苯美司；泌尿生殖窦衍生的生长抑制因子；尿激酶受体拮抗剂；伐普肽；variolin B；载体系统，红细胞基因疗法；维拉雷琐；藜芦明；verdins；维替泊芬；长春瑞滨；长春磷汀(vinxaltine)；vitaxin；伏氯唑；扎诺特隆；折尼铂；亚苄维；和净司他丁斯酯。

包含治疗剂或细胞毒性剂的本发明2-硝基咪唑化合物也可以通过将2-硝基咪唑化合物偶联到抗增殖剂例如异硫代硫酸吡曲克辛而制得。替代选择地，本发明2-硝基咪唑化合物也可以偶联到抗前列腺肥大剂例如西托糖苷、良性前列腺增生治疗剂例如盐酸坦洛新、或前列腺生长抑制剂例如喷托孟上。

本发明2-硝基咪唑化合物也可以偶联到放射性试剂上，所述放射性试剂包括但不限于：纤维蛋白原¹²⁵I；氟脱氧葡糖¹⁸F；氟多巴¹⁸F；胰岛素¹²⁵I；胰岛素¹³¹I；碘苄胍¹²³I；胆影酸钠¹³¹I；碘安替比林¹³¹I；碘化胆固醇¹³¹I；碘马尿酸钠¹²³I；碘马尿酸钠¹²⁵I；碘马尿酸钠¹³¹I；碘奥酮¹²⁵I；碘奥酮¹³¹I；盐酸碘丙胺(lofetamine)¹²³I；碘美丁¹²⁵I；碘美丁¹³¹I；碘酞钠¹²⁵I；碘酞钠¹³¹I；酪氨酸¹³¹I；三碘甲状腺氨酸¹²⁵I；三碘甲状腺氨酸¹³¹I；醋酸汞丙醇(Merisoprol)¹⁹⁷Hg；醋酸汞丙醇²⁰³Hg；汞丙醇¹⁹⁷Hg；硒代甲硫氨酸⁷⁵Se；三硫化锝锑胶体^99mTc；比西酸锝^99mTc；地索苯宁锝^99mTc；依替膦酸锝^99mTc；依沙美肟锝^99mTc；锝呋膦^99mTc；葡庚糖酸锝^99mTc；利多苯宁锝^99mTc；甲溴菲宁锝^99mTc；亚甲二膦酸锝^99mTc；锝亚甲膦酸二钠^99mTc；锝巯替肽^99mTc；羟亚甲基二膦酸锝^99mTc；喷替酸锝^99mTc；锝喷替酸钙钠^99mTc；司他比锝^99mTc；西硼肟锝^99mTc；锝^99mTc；二巯琥珀酸；锝硫胶体^99mTc；替肟锝^99mTc；替曲膦锝^99mTc；Tiatide锝^99mTc；特洛新¹²⁵I；特洛新¹³¹I；碘苄聚乙烯吡咯烷酮¹³¹I；三油酸脂¹²⁵I；或三油酸脂¹³¹I。

本发明的2-硝基咪唑化合物也可以包括抗癌补充的增效剂，所述增效剂包括但不限于：三环抗抑郁药(例如如丙咪嗪、去甲丙咪嗪、阿米替林(amitryptyline)、氯米帕明、曲米帕明、多虑平、去甲替林、普罗替林、阿莫沙平、和马普替林)；非三环抗抑郁药物(例如舍曲林、曲唑酮、和西酞普兰)；Ca++拮抗剂(例如如维拉帕米、硝苯地平、尼群地平、和卡罗维林)；钙调素抑制剂(例如普尼拉明、三氟拉嗪、和氯米帕明)；两性霉素B；曲帕拉醇类似物(例如他莫昔芬)；抗心律失常药物(例如奎尼丁)；抗高血压药物(例如利血平)；硫醇消耗剂(例如丁硫堇和硫酰亚胺)和多药耐药还原剂如聚氧乙烯蓖麻油(Cremaphor EL)。

包含治疗剂或细胞毒性剂的本发明2-硝基咪唑化合物也可以以抗癌鸡尾酒一起施用。优选用于抗癌鸡尾酒的抗癌剂(有时应用其括弧中所示的MTD)包括：吉西他滨(1000mg/m²)；氨甲喋呤(15gm/m²i.v.+腺嘌呤(leuco.)＜500mg/m²i.v.w/o leuco)；5-FU(500mg/m²/天x 5天)；FUDR(100mg/kg x 5，于小鼠中，0.6mg/kg/天，于人类i.a.中)；FdUMP；羟基脲(35mg/kg/d，于男人中)；多西紫杉醇(60-100mg/m²)；迪莫利德；埃博霉素；长春新碱(1.4mg/m²)；长春碱(增强：3.3-11.1mg/m²，或罕有至18.5mg/m²)；长春瑞滨(30mg/m²/每周)；meta-pac(偏紫杉醇)；伊立替康(50-150mg/m²，1x/每周，取决于患者反应)；SN-38(效力比伊立替康强约100倍)；10-OH依立替康；托泊替康(1.5mg/m²/天，于人类中，1 x iv LD10鼠＝75mg/m²)；依托泊苷(100mg/m²，于男人中)；阿霉素；黄酮吡啶酚；顺-Pt(100mg/m²，于男人中)；碳-Pt(360mg/m²，于男人中)；博来霉素(20mg/m²)；丝裂霉素C(20mg/m²)；光辉霉素(30sug/kg)；卡培他滨(2.5g/m²口服)；阿糖胞苷(100mg/m²/天)；2-Cl-2′脱氧腺苷；氟达拉滨-P04(25mg/m²/天，x 5天)；米托蒽醌(12-14mg/m²)；米托唑胺(＞400mg/m²)；喷司他丁；或雷替曲塞。

本发明2-硝基咪唑化合物也可以通过将细胞因子(例如粒细胞集落刺激因子)偶联到化合物而制得。替代选择地，本发明2-硝基咪唑可以以一种或多种免疫调节分子一起施用，所述分子诸如选自抗体、细胞因子(例如白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子(TNF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、和粒细胞集落刺激因子(G-CSF))、趋化因子、补体成分、补体成分受体、免疫系统辅助分子、粘附分子、和粘附分子受体。

本发明的治疗剂或细胞毒性剂也包括与抗代谢药偶联的本发明2-硝基咪唑。抗代谢药包括但不限于以下化合物及其衍生物：硫唑嘌呤、克拉屈滨、阿糖胞苷、达卡巴嗪、磷酸氟达拉滨、氟脲嘧啶、吉西他滨(gencitabine)盐酸盐、巯嘌呤、甲氨蝶呤、二溴甘露醇、米托坦、氯胍盐酸盐、乙胺嘧啶、雷替曲塞、三甲曲沙葡糖醛酸盐、乌拉坦、硫酸长春碱、硫酸长春新碱等。更优选地，抗代谢药是叶酸类抗代谢物质，例如一类药物，其中包括例如甲氨蝶呤、氯胍盐酸盐、乙胺嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、或三甲曲沙葡糖醛酸盐，或这些化合物的衍生物。

在另一个实施方案中，本发明的治疗剂或细胞毒性剂包括与肿瘤药物蒽环类抗生素家族成员偶联的本发明2-硝基咪唑，其包括但不限于盐酸阿柔比星、盐酸柔红霉素、盐酸阿霉素、盐酸表柔比星、盐酸伊达比星、吡柔比星、或盐酸佐柔比星；喜树碱，或其衍生物或相关化合物，诸如10，11亚甲二氧基喜树碱；美登醇家族化合物成员，其包括多种结构相关化合物，例如安丝菌素P3、美坦辛、2′-N-去甲美坦布亭、和maytanbicyclinol。

应用已知的化学方法，本发明的2-硝基咪唑化合物可与细胞毒性剂或治疗剂直接偶联。替代选择地，2-硝基咪唑化合物可与细胞毒性剂或治疗剂经由间接结合偶联。例如，2-硝基咪唑化合物可以连接螯合基，所述螯合基接有细胞毒素剂或治疗剂。螯合基包括但不限于亚氨基羧基和多氨基多羧基反应基团，二乙烯三胺五乙酸(DTPA)，和1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸(DOTA)。至于通用方法，参见例如，Liu等，Bioconjugate Chem.12(4)：653，2001；Cheng等，WO 89/12631；Kieffer等，WO 93/12112；Albert等，U.S.P.N.5,753,627；和WO 91/01144(在此将这些文献各自引入作为参考)。

当与治疗剂或细胞毒性剂偶联时，本发明2-硝基咪唑化合物的特异靶向作用允许选择性毁灭肿瘤(例如当用热中子照射时通过硼簇，除硼簇外的细胞毒性剂的作用、或硼簇和第二种细胞毒性剂的组合作用)。本发明2-硝基咪唑化合物可以直接或与任何药学上可接受的载体、赋形剂、或本领域已知的盐组合地给哺乳动物受试者诸如人类施用，其详细细节如下所述。

与本发明化合物偶联的诊断剂

本发明的2-硝基咪唑化合物可被修改或标记以利于诊断或治疗应用。可探测的标记诸如放射性、荧光、重金属、或其它剂可以键合到(离子键或共价键)本发明的化合物。本发明化合物的单、双、多标记可能是有利的。例如，一个或多个残基的放射性碘化与经由螯合基将例如⁹⁰Y另外偶联至含胺侧基或反应基团的组合双标记，将允许组合性标记。这可以用于专门的诊断需求，诸如广泛分散的小型赘生性细胞群的鉴定。

本发明的2-硝基咪唑化合物也可被修改，例如通过对任何一个或多个R1、R2、或R3基团的卤化作用。卤素包括氟、氯、溴、碘、和砹。这样卤化的化合物可以被可探测性标记，例如卤素为放射性同位素诸如¹⁸F、⁷⁵Br、⁷⁷Br、¹²²I、¹²³I、¹²⁴I、¹²⁵I、¹²⁹I、¹³¹I、或²¹¹At。其它适合可探测的修改包括与本发明2-硝基咪唑化合物结合的其它化合物(例如荧光染料如荧光素)。

放射性标记本发明2-硝基咪唑化合物的放射性同位素可以选自发射β或γ射线的放射性同位素。替代选择地，本发明2-硝基咪唑化合物可以被修改以含有螯合基。所述螯合基然后被修改以含有多种放射性同位素，诸如镓、铟、锝、镱、铼、或铊(例如¹²⁵I、⁶⁷Ga、¹¹¹In、⁹⁹mTc、¹⁶⁹Yb、¹⁸⁶Re)。

包括放射性金属的本发明2-硝基咪唑化合物有用于放射摄影影像或放射疗法。优选的放射性同位素可包括^99mTc、⁵¹Cr、⁶⁷Ga、⁶⁸Ga、¹¹¹In、¹⁶⁸Yb、¹⁴⁰La、⁹⁰Y、⁸⁸Y、¹⁵³Sm、¹⁵⁶Ho、¹⁶⁵Dy、⁶⁴Cu、⁹⁷Ru、¹⁰³Ru、¹⁸⁶Re、¹⁸⁸Re、²⁰³Pb、²¹¹Bi、²¹²Bi、²¹³Bi、和²¹⁴Bi。金属的选择取决于所期望的治疗或诊断的应用。

包括金属成分的本发明2-硝基咪唑化合物是有用的诊断和/或治疗剂。可探测的标记可以为选自重元素或稀土离子的金属离子，诸如Gd³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、或Cr²⁺。包括顺磁或超顺磁性金属的轭合物是MRI成像应用中有用的诊断剂。可用于与本发明2-硝基咪唑化合物结合的顺磁金属包括但不限于铬(III)、锰(II)、铁(II)、铁(III)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、镨(III)、钕(III)、钐(III)、钆(III)、铽(III)、镝(III)、钬(III)、铒(III)、和镱(III)。优选地，2-硝基咪唑化合物具有至少10、12、15、或20mM^-秒^-Z^-的弛豫度(relaxtivity)，其中Z为顺磁金属的浓度。

本发明的2-硝基咪唑化合物可以偶联螯合剂以形成本发明的诊断剂。螯合基可用于将可探测的标记或其它分子间接偶联至本发明的2-硝基咪唑化合物。螯合基可用于连接放射性示踪标记和本发明的2-硝基咪唑化合物。本领域已知的螯合剂的实例包括例如亚氨基羧基和多氨基多羧基反应基团，亚氨基羧基和多氨基多羧基反应基团，二乙烯三胺五乙酸(DTPA)，和1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸(DOTA)。依赖于所选螯合剂，通过多种方法可以制备诊断剂。诊断剂的2-硝基咪唑部分可以通过本领域已知的技术和通过以下实施例所述技术制得。

根据发明的一个方面，2-硝基咪唑-螯合剂轭合物掺合了能够形成复合物的诊断有用的金属。合适的金属包括例如放射性核素如各种形式的锝和铼(例如，^99mTcO³⁺、^99mTcO₂ ⁺、ReO³⁺、和ReO₂ ⁺)。轭合物内掺入金属可通过配位化学领域内常用的多种方法来实现。

当标记诊断有用的金属时，通过影像诊断领域已确定的操作程序，本发明的2-硝基咪唑-螯合剂轭合物可用于检测缺氧组织(例如肿瘤-组织如下文讨论的癌细胞)。标记放射性核素金属如锝-99m的轭合物可以通过在药学上可接受的溶液如等渗盐水中经静脉注射或通过本文所述其他方法给哺乳动物例如人类施用。适当施用的标记轭合物的量取决于所选轭合物的分布特性，在这个意义上讲，清除迅速的轭合物可以比清除慢的轭合物以更高的剂量施用。对于70kg个体的缺氧组织成像可接受的单位剂量为约5-40mCi。在施用后的适当时候，通过本文所述的标准技术可以跟踪体内分布和定位；通常在30和180分钟，这取决于就非靶组织清除率而论靶位的积累率。

可应用本发明化合物治疗、预防、或检测的癌症

可应用本发明方法和2-硝基咪唑化合物治疗、预防、或检测的癌细胞的实例包括皮肤(例如鳞状细胞癌、基底细胞癌、或黑素瘤)、乳腺、结肠直肠器官、泌尿生殖器官(例如前列腺、睾丸、卵巢、膀胱)、脑和神经系统、头部及颈部、胰腺、肺、肝(例如肝细胞瘤)、肾、胃肠道、心脏、眼睛、胃、骨、内分泌系统(例如甲状腺和垂体瘤)、以及淋巴系统(例如霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤)的肿瘤细胞。神经系统的癌症包括例如星细胞瘤、少突胶质细胞瘤、脑膜瘤、神经纤维瘤、胶质母细胞瘤、胶质肉瘤、室管膜瘤、神经鞘瘤、神经纤维肉瘤、神经母细胞瘤、和髓母细胞瘤。应用本发明的方法可以治疗的其他类型的癌症包括纤维肉瘤、神经外胚层肿瘤、间皮瘤、表皮样癌、以及形成实体肿瘤的任何其他癌症

本发明化合物的制剂

本发明的2-硝基咪唑化合物可用于优先靶向作用于肿瘤组织。本发明化合物可以直接或与任何药学上可接受的载体或本领域已知的盐组合地给哺乳动物受试者诸如人类施用。药学上可接受的盐可包括无毒酸加成盐或金属络合物，它们是制药工业中常用的。酸加成盐的实例包括有机酸如醋酸、乳酸、扑酸、马来酸、柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸、琥珀酸、苯甲酸、棕榈酸、辛二酸、水杨酸、酒石酸、甲磺酸、甲苯磺酸、或三氟乙酸等；聚合酸如鞣酸、或羧甲基纤维素酸等；和无机酸如盐酸、氢溴酸、硫酸、或磷酸等。金属络合物包括锌、和铁等。示例性药学上可接受的载体之一为生理盐水。其他生理学上可接受的载体及其制剂是本领域技术人员已知的，例如描述于Remington′s Pharmaceutical Sciences，(第18版)，A.Gennaro编，1990，Mack Publishing Company，Easton，PA。

治疗有效量的本发明化合物或其药学上可接受盐的药物制剂可以与适合给药途径的药学上可接受的载体混合以口服、胃肠外(例如肌肉注射、腹膜内、静脉注射、或皮下注射、吸入、皮内、眼用滴剂、或植入剂)、鼻内、阴道、直肠、舌下、或局部施用。

本领域制备制剂众所周知的方法例如参见于Remington′s Pharmaceutical Sciences，(第18版)，A.Gennaro编，1990，Mack PublishingCompany，Easton，PA。旨在口服的组合物可以根据制备药物组合物领域已知的任何方法制成固体或液体的形式。组合物可以任选包含甜味剂、调味剂、芳香剂、和/或防腐剂，以提供更美味可口的制剂。用于口服给药的固体剂型包括胶囊、片剂、丸剂、粉末、和颗粒。在这种固体形式中，活性化合物与至少一种惰性药学上可接受的载体或赋形剂混合。这些可包括例如惰性稀释剂如碳酸钙、碳酸钠、乳糖、蔗糖、淀粉、磷酸钙、磷酸钠、或高岭土。也可使用粘合剂、缓冲剂、和/或润滑剂(例如硬脂酸镁)。片剂和丸剂可以另外用肠溶包衣制备。

用于口服给药的液体剂型包括药学上可接受乳液、溶液、混悬液、糖浆、和软胶囊。这些形式包括本领域常用的惰性稀释剂，例如水或油介质。除了这样的惰性稀释剂，组合物也可以包括佐剂如润湿剂、乳化剂、和悬浮剂。

肠胃外给药的制剂包括无菌水或非水溶液、混悬液、或乳液。适合媒介的实例包括丙二醇、聚乙二醇、植物油、明胶、氢化萘(naphalene)和可注射的有机酯类如油酸乙酯。这样的制剂也可含有佐剂如防腐剂、润湿剂、乳化剂、和分散剂。生物相容的、生物可降解的丙交酯聚合物、丙交酯/乙交酯共聚物、或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物可用于控制2-硝基咪唑化合物的释放。本发明2-硝基咪唑化合物的其他可能有用的肠胃外递药系统包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物粒子、渗透泵、植入式输注系统、和脂质体。

液体制剂可通过例如细菌截留性过滤器过滤、通过向组合物中掺入灭菌剂、或通过将组合物照射或加热而灭菌。替代选择地，它们也可以制成灭菌固体组合物的形式，所述灭菌固体组合物在立即使用前可溶于无菌水或一些其他无菌可注射的媒介中。

直肠或阴道给药的组合物优选为栓剂，其中除活性物质外可包含赋形剂如古柯黄油或栓剂蜡。应用本领域已知的标准赋形剂也可制备鼻或舌下给药的组合物。吸入制剂可含有赋形剂例如乳糖，或可为水溶液，含有例如聚氧乙烯-9-月桂基醚、甘胆酸盐和脱氧胆酸盐，或可为滴鼻剂或喷雾剂形式给药的油性溶液，或作为凝胶。

活性成分在本发明的含2-硝基咪唑的组合物中的量可以有变化。本领域技术人员应理解确切的个人剂量可取决于多种因素而有所调整，所述因素包括所施用的化合物、给药时间、给药途径、制剂的性质、排泄率、受试者的疾病性质、和患者的年龄、体重、健康和性别。此外，本发明2-硝基咪唑化合物靶向作用的疾病严重性也将影响到剂量水平。一般来说，以单次剂量或分为多次剂量施用0.1μg/kg～100mg/kg体重的剂量水平。优选地，总的剂量范围为每天250μg/kg～5.0mg/kg体重。考虑到各种给药途径的不同效率，预期会有广泛变化的所需剂量。举例来说，与静脉注射给药相比，通常预期口服给药需要更高的剂量水平。应用本领域众所周知的用于优化的标准实验程序，可以调整这些剂量水平的变化。一般地，精确的治疗有效剂量将取决于主治医生考虑到上述区分因素而确定。

应用以下实施例所示的简单直接的方法，可以高产率制备本发明2-硝基咪唑化合物。应当理解，虽然本发明是结合其优选的具体实施方案进行描述，先前的描述以及以下的实施例旨在说明而不是限制本发明的范围。其他方面，本发明范围内的优势和修改对本发明涉及的技术领域的技术人员将是明显的。

提供以下实施例以使本技术领域技术人员能明白如何制备和使用本发明的化合物。并非发明人认为他们的发明受限于这些实施例的范围。所有的起始原料和试剂都是商业上可买到的。

实施例

我们已合成了许多硼簇化合物[III(7)，II(10)，V(11)和IV(16)]。如方案1所示，我们已制备了共轭的闭式-碳硼烷基[C₂B_1OH_1O]化合物3和4。将5-己炔-1-醇(1)甲苯磺酰化得到5-己炔-1-甲苯磺酸酯(2)，然后将其与乙腈-癸硼烷加成化合物(B_1OH₁₂-2CH₃CN)起反应以生产(3)。随后碘化得到闭式-1，2-癸硼烷基乙基-1-(4-碘代)丁烷(4)。

方案1：闭式-1，2-癸硼烷基乙基-1-(4-碘代)丁烷(4)的合成

步骤a：TsCI/CHCl₃/Et₃N，室温(RT)，12h，90％。步骤b：B₁₀H₁₄/CH₃CN，回流30min，然后在甲苯中2min，回流20h，60％。步骤c：NaI/丙酮/RT，4h，97％。

方案2：硼化2-硝基咪唑化合物III的合成

将1-(2-硝基-1-咪唑基)-3-氯-2-丙醇(5)与盐酸丁-3-炔胺偶联得到胺(6)。随后用化合物(3)进行烷基化，得到预期的总产率32％的硼化化合物(7，化合物III)。

步骤a：丁-3-炔胺盐酸盐/K₂CO₃/MeOH，回流，5h，70％。步骤b：3/NaI/DMF，85℃，14h，46％。

方案3：硼化2-硝基咪唑化合物II和V的合成

将2-硝基咪唑氯化物(5)通过Gabriel反应转化成伯胺。然后将胺(9)用(4)进行烷基化，得到硼化化合物(10，II，根据5计算的产率12％)和(11，V，根据5计算的产率1.2％)。

步骤a：DMF，85℃，2h，87％。步骤b：i：55％NH2-NH2/EtOH，回流，2h；ii：10％KOH，70％。步骤c：4/CH3CN，回流，18h，20％。步骤d：4/DMF，85℃，8h，10％。

方案4：硼化2-硝基咪唑化合物II和V的合成

方案4说明合成化合物10和11的第二种方法。将甲苯磺酸酯(3)转化为其相应的叠氮化合物(12)，随后用三苯基膦进行还原，得到中间体胺(13)。然后将伯胺用2-硝基咪唑氯化物偶联，得到预期的碳硼烷基化合物(10，II)。将2-硝基咪唑环氧化物用二碳硼烷基化合物(14)偶联，得到预期的化合物(11，V)。

步骤a：NaN₃/NaI/DMF，5O℃，2h，90％。步骤b：i：Ph₃PATHF，5O℃，2h，ii：H₂O，50℃，2h，60％。步骤c：5/EtOH/Et3N，回流，5h，30％。步骤d：4/CH₃CN，75℃，4h，40％。步骤e：2-硝基-1-(环氧乙烷基甲基)-1H-咪唑(CAS#：13551-90-1)/CH₃CN，85℃，12h，30％。

方案5：硼化2-硝基咪唑化合物(16，III)的合成

为了增加硼化化合物的溶解性，应用聚醚2-[2-(2-氨基-乙氧基)-乙氧基]乙醇链作为交联剂，并与2-硝基咪唑部分偶合，得到中间体(15)，然后将其与碳硼烷基交联剂耦合，得到预期的化合物16(III)。

步骤a：K₂CO₃/MeOH，85℃，14h，65％。步骤b：4/DMF/N₂，85℃，2h，43％。

方案6：氟-硼化化合物(18，VI)的合成

步骤a：(TsO)₂O/Et₃N/CH₃COCH₃，0℃，2h，35％。步骤b：KF/1-丙醇/N₂，85℃，12h，47％。

实验

概述

除非另有说明，所有化学品均为商业试剂。薄层色谱法(TLC)在硅胶板(Merck，60F254)上进行。柱色谱法在硅胶(，Merck 230-400目)上进行。应用氘化溶剂(CDCl₃、DMSOd₆、CD₃OD和D₂O)和TMS作为内标物，通过Varian NMR-300光谱仪记录¹H和¹³CNMR谱。以阳离子模式通过MALDI-TOF，获得质谱。

甲苯磺酸5-碳硼烷基-己烷基酯(2)的合成

向10g(0.102mol)5-己炔-1-醇(1)和100ml CH₃Cl的混合物中，加入19.5g(0.102mol)对甲苯磺酰氯，随后加入18ml三乙胺。将反应混合物在室温下搅拌12小时。TLC(四氢呋喃∶己烷＝1∶3)表明反应已经完成。柱色谱法(己烷)得到淡黄色油(2)(23g，产率90％)。¹H NMR(CDCl₃，δ_ppm)：1.54(m，2H)，1.75(m，2H)，1.90(t，1H，-C≡CH，J＝2.7Hz)，2.14(dt，2H，-C≡C-CH₂-，J＝7.2Hz，2.7Hz)，2.43(s，3H，CH₃-Ph)，4.03(t，2H，TsO-CH₂，J＝6.6Hz)，7.33(d，2H，Ph-，J＝8.1Hz)，7.77(d，2H，Ph-，J＝8.1Hz)。¹³C NMR(CDCl₃，δppm)：17.70，21.62，24.19，27.73，68.94，69.89，83.37，127.86，129.83，133.05，144.74。

5-己炔基碳硼烷(3)的合成

将5克癸硼烷(41mmol)溶于80ml无水乙腈中，并将溶液回流1小时。溶液变成黄色，表明形成了乙腈-癸硼烷加成化合物(B_1OH₁₂-2CH₃CN)。然后加入溶于80ml无水甲苯的11g(43.7mmol，1.07当量)(2)，并将反应混合物回流20小时。蒸发溶剂，残留物经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝1∶1)纯化，得到白色结晶化合物(3，9.1g，60％)。¹HNMR(CDCl₃，δ_ppm)：1.46(m，2H)，1.61(m，2H)，2.14(t，2H，[C₂B₁₀H₁₁]-CH₂-，J＝8.7Hz，)，1.6-3.2(1OH，[B₁₀H₁₀])，3.53(brs.1H，碳硼烷-CH)，4.02(t，2H，TsO-CH₂，J＝6.0Hz)，7.37(d，2H，Ph-，J＝8.4Hz)，7.78(d，2H，Ph-，J＝8.4Hz)。¹³C NMR(CDCl₃，δ_ppm)：21.64，25.27，28.01，37.22，61.08(碳硼烷-CH)，69.38，74.57(碳硼烷-C)，127.81，129.97，132.78，145.10。

闭式-1，2-癸硼烷基乙基-1-(4-碘代)丁烷(4)的合成

将5克(13.5mmol)(3)和7.3克(48mmol)碘化钠溶于100ml丙酮，将形成的混合物在室温下搅拌6小时。处理后，蒸发溶剂，将残留物经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝1∶1)纯化，得到白色固体化合物(4，4.2g，80％)。¹H NMR(CDCl₃，δ_ppm)：1.60(m，2H)，1.78(m，2H)，2.22(t，2H，[C₂B₁₀H₁₁]-CH₂-，J＝8.4Hz，)，1.6-3.2(10H，[B₁₀H₁₀])，3.16(t，2H，I-CH₂，J＝6.0Hz)，3.60(brs.1H，碳硼烷-CH)。¹³C NMR(CDCl₃，δ_ppm)：5.42，30.41，32.55，37.24，61.45(碳硼烷-CH)，75.09(碳硼烷-C)。

1-(2-硝基-1-咪唑基)-3-氯-2-丙醇(5)的合成

向2-硝基咪唑(11.3g，0.1mol)和1g碳酸钾的混合物中，加入环氧氯丙烷(100mL)，将溶液回流15-20分钟，直到所有的2-硝基咪唑溶解。将热溶液过滤，收集黄色晶体，得到化合物(5，17g，83％)。¹H NMR(DMSOd₆，δ_ppm)：3.61(m，2H，Cl-CH₂-)，4.06(m，1H，HO-CH-)，4.32(dd，1H，N-CH_a-，J＝13.8Hz，8.4Hz)，4.63(dd，1H，N-CH_b-，J＝13.8Hz，3.6Hz)，5.67(d，1H，OH，J＝5.7Hz)，7.15(s，1H，-CH＝)，7.56(s，1H，-CH＝)。¹³C NMR(DMSO-d₆，δ_ppm)：46.81，52.27，68.75，127.40，128.45，144.98。

1-丁-3-炔氨基-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(6)的合成

将5(2.67g，13.1mmol)、丁-3-炔胺盐酸盐(2.76g，26.2mmol)、和碳酸钾(3.62g)的混合物在40ml甲醇中回流5小时。处理后，将残留物经柱色谱法(THF-EtOH＝9∶0.5)纯化，得到2.2g黄色固体(6，70％产率)。¹HNMR(DMSO-d₆，δ_ppm)：2.26(dt，2H，≡C-CH₂-，J＝7.2Hz，2.7Hz)，2.50(d，2H，J＝5.7Hz)，2.63(t，2H，J＝7.2Hz)，2.78(t，1H，CH≡C-，J＝2.7Hz)，3.82(m，1H，HO-CH-)，4.25(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，8.4Hz)，4.54(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，3.6Hz)，5.13(d，1H，OH，J＝5.1Hz)，7.13(s，1H，-CH＝)，7.55(s，1H，-CH＝)。¹³C NMR(DMSO-d₆，δ_ppm)：18.80，47.79，52.04，52.89，68.09，71.60，82.87，126.98，128.19，144.83。

1-[丁-3-炔-(4-(1，2-闭式-癸硼烷基乙基)-丁基)-氨基]-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(7)的合成

向(6)(238mg，1mmol)、(3)(370mg，1mmol)、和碘化钠(300mg，2mmol)的混合物中，加入20ml DMF，将形成的溶液在85℃搅拌14小时。处理后，将残留物经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝1∶1)纯化，得到200mg黄色固体(7，46％产率)。¹H NMR(CDCl₃，δ_ppm)：1.38-1.55(m，4H)，2.21(m，2H)，2.31(m，2H)，2.46-2.73(m，7H)，1.2-3.1(10H，[B₁₀H_1O])，3.58(brs.1H，碳硼烷-CH)，3.96(m，1H，HO-CH-)，4.24(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，7.5Hz)，4.68(d，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz)，7.16(s，1H，-CH＝)，7.30(s，1H.-CH＝)。¹³CNMR(CDCl₃，δ_ppm)：17.72，26.67，26.70，37.87，52.32.53.04，53.48，57.06，61.08(碳硼烷-CH)，66.77，69.94，74.92(碳硼烷-C)，82.39，127.53，128.14。TOF MS(m/e)：436.5(M⁺.68％)，437.5(M+1，90％)，438.5(M+2，100％)。

2-[2-羟基-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙基]-异吲哚-1，3-二酮(8)的合成

将(5，4.74g，23mmol)和邻苯二甲酰亚胺钾盐(4.27g，23mmol)的混合物溶于50ml DMF，将形成的溶液在85℃搅拌2小时。将反应混合物倒入60mlCH₂Cl₂和150ml水中。将白色固体滤出，用水和二氯甲烷洗涤，干燥得到6.3g(8，87％产率)。¹H NMR(DMSOd₆，δ_ppm)：3.60(m，2H)，4.06(m，I H，HO-CH-)，4.25(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，8.7Hz)，4.57(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，3.0Hz)，5.13(d，1H，OH，J＝5.7Hz)，7.12(d，1H，J＝0.9Hz，-CH＝)，7.59(d，1H，J＝0.9Hz，-CH＝)，7.84(m，4H，苯基质子)。¹³CNMR(DMSO-d₆，δ_ppm)：41.42，52.65，66.90，123.04，127.34，128.42，131.67，134.38，144.94，167.91。

1-氨基-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(9)的合成

向于50ml乙醇和4ml水中的纯肼(608mg，18.97mmol，1.2当量)溶液中，加入化合物8(5g，15.8mmol)。将混合物回流2小时，然后保持在室温下。将白色固体(邻苯二甲酰肼)滤出。浓缩滤液，将残留物再分配在乙酸乙酯和水中。水相用乙酸乙酯提取2次，将合并后的乙酸乙酯相干燥，得到浅黄色固体盐酸盐(9，2.45g，70％产率)。¹H NMR(D₂O，δ_ppm)(盐酸盐)：2.91(dd，1H，NH₂-CH_a，J＝13.2Hz，9.9Hz)，3.21(dd，1H，NH₂-CH_b，J＝13.2Hz，2.7Hz)，4.19(tt，1H，HO-CH-，J＝9.0Hz，3.0Hz)，4.28(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，8.7Hz)，4.57(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，2.7Hz)，7.09(d，1H，J＝0.9Hz，-CH＝)，7.35(d，1H，J＝0.9Hz，-CH＝)。¹³CNMR(D₂O，δ_ppm)：42.06，53.00，66.86，128.06，128.92，144.73。

1-[4-(闭式-1，2-癸硼烷基乙基)-丁基)-氨基]-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(10)的合成

将(9，330mg，1.78mmol)和4(695mg，2.13mmol，1.2当量)的混合物溶于15ml乙腈中，将形成的溶液回流18小时。处理后，将残留物经柱色谱法(EtOH∶EtOAc＝1∶6～1∶2)纯化，得到182mg白色固体碘化盐(10，20％产率)。¹H NMR(CD₃OD，δ_ppm)：(HI盐)：1.54-1.72(m，4H)，2.33(m，2H)，3.02(m，3H)，1.2-3.1(1OH，[B₁₀H₁₀])，3.22(dd，1H，J＝12.6Hz，2.4Hz)，4.29(m，1H，HO-CH-)，4.40(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，7.8Hz)，4.56(brs.1H，碳硼烷-CH)，4.68(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，3.OHz)，7.16(d，1H，J＝1.2Hz，-CH＝)，7.49(d，1H，J＝1.2Hz，-CH＝)。¹³CNMR(CD₃OD，δ_ppm)：26.39，27.45，38.13，48.53，51.07，54.12，63.79(碳硼烷-CH)，66.83，76.68(碳硼烷-C)，128.50，129.34。TOF MS(m/e)：384.3(M⁺，65％)，385.3(M+1，100％)，386.3(M+2，95％)。

根据化合物13合成：将206mg(1mmol)5和215mg(1mmol)13溶于15ml乙醇和1ml三乙胺的溶液中，并将溶液回流5小时。经柱色谱法(EtOH∶EtOAc＝1∶6)获得200mg游离碱的产品，产率52％。

1-[二-(4-(闭式-1，2-癸硼烷基乙基)-丁基))-氨基]-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(11)的合成

将化合物10(200mg)和(4)(204mg)的混合物溶于10ml乙腈和1ml三乙胺的溶液中。将反应混合物在85℃搅拌8小时。处理后，将残留物经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝5∶1～乙酸乙酯)纯化，得到31mg产物(11，10％产率)(CD₃OD，δ_ppm)：1.43-1.52(m，8H)，2.30(m，4H)，2.49(m，8H)，1.4-3.2(2OH，2x[B₁₀H₁₀])，3.99(m，1H，HO-CH-)，4.17(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.5Hz，9.0Hz)，4.49(brs.2H，碳硼烷-CH)，4.79(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.5Hz，2.7Hz)，7.13(d，1H，J＝1.2Hz，-CH＝)，7.45(d，1H，J＝1.2Hz，-CH＝)。¹³CNMR(CD₃OD，δ_ppm)：27.52，28.33，38.75，55.26，55.45，59.39，63.56(碳硼烷-CH)，69.13，77.27(碳硼烷-C)，128.13，129.44。TOF MS(m/e)：582.8(M⁺，75％)，583.8(M+1，100％)，584.8(M+2，95％)。

根据化合物14合成：让(14)(0.6g，1.45mmol)和0.3g(1.78mmol，1.2当量)2-硝基-1-(环氧乙烷基甲基)1H-咪唑于15ml CH₃CN中的混合物在85℃反应12小时。处理后，将残留物经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝5∶1～乙酸乙酯)纯化，得到254mg的纯产物(11，30％产率)。

1，2-二碳(Dicarba)-闭式-十二硼烷(12)基乙基-1(4-叠氮基)丁烷(12)的合成

向于30ml DMF中的6g(16.2mmol)3的溶液中，加入叠氮化钠(NaN₃；1.58g；24.3mmol，1.5当量)。将反应混合物在50℃搅拌2小时，然后在真空除去DMF。将残留物分配在10ml乙酸乙酯和5ml水中。分离有机相，浓缩并经柱色谱法(乙酸乙酯∶己烷＝1∶4)纯化，得到3.52g白色固体(12，90％产率)¹H NMR(CDCl₃，δ_ppm)：1.57(m，4H)，2.23(m，2H)，2.31(m，2H)，1.2-3.1(1OH，[B₁₀H₁₀])，3.57(brs.1H，碳硼烷-CH)。¹³CNMR(CDCl₃，δ_ppm)：26.45，28.21，37.61，50.79，61.05(碳硼烷-CH)，74.72(碳硼烷-C)。

闭式-1，2-碳硼烷基乙基-1(4-氨基)丁烷(13)的合成

将3.5g(14.5mmol)12和4.2g三苯基膦(16mmol，1.1当量)的混合物溶于40ml THF，将形成的溶液在50℃搅拌2小时。加入10ml水，并在50℃继续搅拌2小时。经柱色谱法(EtOAc～EtOAc∶EtOH＝6∶1)后，获得无色油1.87g(60％产率)。¹H NMR(CD₃OD，δ_ppra)(盐酸盐)：1.62(m，.4H)，2.33(m，2H)，2.93(t，2H，J＝7.2Hz)，1.2-3.0(1OH，[B₁₀H₁₀])，4.57(brs.1H，碳硼烷-CH)。¹³CNMR(CD₃OD，δ_ppm)：27.39，27.97，38.17，40.28，63.84(碳硼烷-CH)，76.73(碳硼烷-C)。

二-[4-(闭式-1，2-癸硼烷基乙基)-丁基]-胺(14)的合成

向10ml CH3CN和0.5ml Et3N的溶液中，加入13的盐酸盐(300mg；1.2mmol)和326mg(1.0mmol)(4)。将反应混合物在75℃搅拌4小时。处理后，将残留物经柱色谱法(EtOAc∶EtOH＝12∶1)纯化，得到200mg浅黄色固体(14，40％产率)。1H NMR(CD3OD，δppm)：1.62(m，8H)，2.35(m，4H)，2.99(t，4H，J＝6.6Hz)，1.2-3.1(2OH，2X[BlOHlO])，4.57(brs.2H，2x碳硼烷-CH)。13CNMR(CD3OD，δppm)：26.82，27.52，38.13，48.53，63.82(碳硼烷-CH)，76.75(碳硼烷-C)。

化合物(15)的合成

将1.03g(5mmol)5和1.49g(10mmol)2-[2-(2-氨基-乙氧基)-乙氧基]乙醇的混合物溶于甲醇，然后加入0.7g(5mmol)碳酸钾。将反应混合物回流14小时。处理后，将残留物经柱色谱法(EtOH～EtOH∶H₂O＝2∶1)纯化，得到800mg油性产物(15，65％产率)以及200mg回收的起始原料。¹H NMR(DMSOd₆，δ_ppm)：2.70-2.95(m，4H，-CH₂-NH-CH₂-)，3.55-3.73(m，1OH，5x-OCH₂)，4.13(m，1H，OCH)，4.42(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，8.7Hz)，4.68(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，3.3Hz)，7.18(s，1H，-CH＝)，7.57(s，1H，-CH＝)。¹³C NMR(DMSO-d₆，δ_ppm)：49.57，53.03，54.44，61.93，68.41，69.04，69.93，71.21，73.67，128.45，129.57，146.45。

化合物(16)的合成

将2.3g(7.2mmol)化合物(15)和2.83g(8.7mmol，1.2当量)化合物(4)的混合物溶于20ml DMF。氮气下将反应混合物在85℃搅拌2小时。真空除去DMF。将残留物重分配于EtOAc-H₂O(20ml-20ml)中。分离有机相，水相用乙酰乙酸酯(20ml)萃取两次。将合并后的EtOAc浓缩，残留物经柱色谱法(EtOAc∶EtOH＝2∶1～1∶1)纯化，得到1.6g浅黄色(16，43％产率)。¹H NMR(CD₃OD，δ_ppm)：1.41-1.54(m，4H)，2.29(m，2H)，2.56(m，4H，N-(CH₂)₂)，2.70(t，2H，N-CH₂，J＝5.7Hz)，1.4-3.1(1OH，[B₁₀H₁₀])，3.51-3.64(m，1OH，5x-OCH₂)，3.99(m，1H，HO-CH-)，4.24(dd，1H，咪唑-CH_a-，J＝13.8Hz，8.7Hz)，4.51(brs.1H，碳硼烷-CH)，4.79(dd，1H，咪唑-CH_b-，J＝13.8Hz，2.7Hz)，7.13(s，1H，-CH＝)，7.47(s，1H，-CH＝)。¹³CNMR(CD₃OD，δ_ppm)：27.66，28.18，38.73，54.98，55.20，56.16，59.69，62.20，63.61(碳硼烷-CH)，69.46，70.79，71.42，73.67，77.36(碳硼烷-C)，128.06，128.30。TOF MS(m/e)：516.5(M⁺，85％)，517.5(M+1，100％)，518.5(M+2，95％)。

1-{2-[2-(2-甲苯磺酰基-乙氧基)-乙氧基]-乙基-(4-(1，2-二碳(Dicarba)-闭式-十二硼烷(12)基乙基)-丁基)-氨基}]-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(17)的合成

将化合物16(188mg；0.36mmol)和126mg(0.38mmol)对甲苯磺酸酐溶于20ml无水丙酮和1ml三乙胺中。在0℃搅拌2小时，然后通过旋转蒸发器除去丙酮。将残留物溶于0.5ml EtOH，经柱色谱法(EtOAc∶EtOH＝10∶1)直接纯化，获得80mg产率31％的浅黄色油。1HNMR(CD3OD，δppm)：1.43-1.55(m，4H)，2.29(m，2H)，2.44(s，3H，CH3)，2.56(m，4H，N-(CH2)2)，2.67(t，2H，N-CH2，J＝5.7Hz)，1.4-3.2(1OH，[BlOHlO])，3.54(brs.，6H，3x-OCH2)，3.63(t，2H，-OCH2，J＝2.4Hz)，3.96(m，1H，HO-CH-)，4.09(t，2H，-CH2OTS，J＝2.4Hz)，4.24(dd，1H，咪唑-CHa-，J＝13.8Hz，9.0Hz)，4.47(brs.1H，碳硼烷-CH)，4.79(dd，1H，咪唑-CHb-，J＝13.8Hz，2.4Hz)，7.10(d，1H，-CH＝，J＝1.2Hz)，7.41(d，1H，-CH＝，J＝1.2Hz)，7.45(d，2H，苯，J＝8.1Hz)，7.76(d，2H，苯，J＝8.1Hz)。13CNMR(CD3OD，δppm)：21.63，27.60，28.16，38.68，54.98，55.13，56.02，59.59，63.54(碳硼烷-CH)，69.35，69.71，70.73，70.92，71.26，71.58，77.36(碳硼烷-C)，128.05，129.03，129.33，131.08，134.36，146.50。

1-{2-[2-(2-氟-乙氧基)-乙氧基]-乙基-(4-(1，2-二碳(Dicarba)-闭式-十二硼烷(12)基乙基)-丁基)-氨基}]-3-(2-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(18)的合成

将化合物17(188mg；0.36mmol)和31mg(0.08mmol)4，7，13，16，21，24-六氧-1，10-二氮双环[8.8.8]二十六烷(Kryptofix 222)溶于5ml乙腈(CH3CN)中。向该溶液中加入无水氟化钾(99.99+％，12mg，0.2mmol)。在甲苯磺酸酯完全地溶解后，将反应混合物在85℃油浴中回流2小时。处理后，将粗制反应产物经柱色谱法(EtOAc-EtOH＝5∶1～3∶1)纯化，得到10mg靶向性氟化产物18，产率47％。1H NMR(CD3OD，δppm)：1.42-1.56(m，4H)，1.60-1.72(m，2H)，2.83(m，4H，N-(CH2)2)，3.06(m，2H，N-CH2)，1.4-3.2(1OH，[BlOHlO])，3.65(m，1OH，4x-OCH2，F-CH2)，4.20(m，1H，HO-CH-)，4.42(m，1H，咪唑-CHa-，)，4.61(m，1H，碳硼烷-CH)，4.79(m，1H，咪唑-CHb-)，7.10(s，1H，-CH＝)，7.42(s，1H，-CH＝)。

13CNMR(CD3OD，δppm)：30.05，30.75，40.55，54.87，55.18，56.80，59.28，61.54(碳硼烷-CH)，71.05，71.36，71.43，71.50，71.63，71.69，74.02(碳硼烷-C)，84.11(d，JF-C＝166.6Hz)，128.07，129.26，145.51。

其它实施方案

在此引入本说明书中提到的所有出版物和专利申请作为参考，如同特别和个别地指示将每个独立的出版物或专利申请在此引入作为参考。

虽然本发明结合其具体实施方案进行了描述，应当理解能够进行进一步修改，本申请旨在涵盖本发明的任何变化、应用或改编，这一般遵循本发明的原则且包括根据本公开内容进行的变更，所述变更来自本发明涉及领域的已知或惯常实践，并可以应用上文所述的基本特征。

Claims (14)

1.具有式I结构的化合物及其药学上可接受的盐 

其中： 

R1为¹⁸F、¹⁹F或羟基；和 

R2和R3独立地选自具有1至5个碳原子的烷基、烯丙基、链烯基、炔基、羟基烷基、杂烷基、聚醚、和具有终端杂原子的聚醚，且其中R2或R3的至少一个包含选自癸硼烷、十二硼烷、闭式-1，2-碳硼烷、和甲基-邻-碳硼烷的硼簇，或 

R2和R3连接以形成包含至少一个氮原子的五-、六-、或七-元的杂环，其中所述杂环包含硼簇。 

2.权利要求1的化合物，其中R1为¹⁸F或¹⁹F。 

3.权利要求1或2的化合物，其中R2或R3是末端为硼簇的聚醚。 

4.权利要求1-3任何一项的化合物，其中所述的杂原子选自氮、氧、和硫原子。 

5.权利要求1的化合物，其中所述的化合物具有以下任何一个的结构： 

6.权利要求1的化合物，其中R2和R3连接以形成包含至少一个氮原子的五-、六-、或七-元的杂环。 

7.权利要求1-6任何一项的化合物，其与药学上可接受的载体或赋形剂混合。 

8.权利要求1-7任何一项的化合物，其中所述的化合物为阴离子平衡离子的盐形式。 

9.权利要求8的化合物，其中所述的平衡离子为卤化物。 

10.一种用于治疗与实体瘤相关的缺氧疾病的药物，其包括治疗有效量的权利要求1-9中任何一项所述的化合物和药学上可接受的载体或赋形剂。 

11.权利要求10的药物，其中所述的实体瘤是胶质母细胞瘤、胶质肉瘤、或黑色素瘤。 

12.权利要求10或11任何一项的药物，其中所述的药物用于硼中子俘获疗法(BNCT)。 

13.根据权利要求1-9任何一项的化合物用于制备治疗与实体瘤相关的缺氧疾病的药物的用途。 

14.权利要求13的用途，其中所述的实体瘤是胶质母细胞瘤、胶质肉瘤、或黑色素瘤。