CN101863790A - 18f-dopa多巴类似物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属分子医学影像技术领域,尤其涉及一种用于巴金森氏病诊断的正电子放射性示踪剂18F-DOPA多巴类似物的合成方法,1)通过18O(p,n)18F反应生产18F氟化物;用氦气将照射后的富氧水传入合成器接收瓶;2)回收[18O]水后,使用K2CO3和氨基聚醚混合液将[18F-]氟离子洗脱,进入的反应瓶中,对其中的溶液进行加热及干燥;3)将N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)溶于无水DMSO,加入步骤2)反应瓶中进行加热;4)采用盐酸去除保护基,将反应瓶中的溶剂进行中和;5)将反应瓶粗产物经过QMA后,分离;6)采用淋洗液,经HPLC纯化。
Description
技术领域
本发明属分子医学影像技术领域,尤其涉及一种用于临床帕金森氏病(Parkinson’s disease,PD)诊断的正电子放射性示踪剂18F-DOPA多巴类似物的合成方法。
背景技术
6-Fluoro-L-Dopa(3,4-dihydroxy-6-fluoro-L-phenylalaine,6-18F-DOPA)是多巴胺能神经递质L-多巴的类似物,为巴胺能神经递质前体。它能透过血脑屏障进入脑内,并被多巴脱羧酶脱羧转变为6-18F-L-氟代多巴胺,被纹状体摄取、储存和释放,根据纹状体对18F-DOPA摄取和清除的速率及其在中枢和外周血中代谢变化的规律,可测定多巴脱羧酶的活性及神经递质多巴胺在脑内的分布。6-18F-DOPA是PET、PET/CT早期诊断PD、监测PD疗效的重要正电子放射性示踪剂。
PET作为PD早期诊断重要的影像设备已经受到广泛重视和认可,但是在实际临床使用中却存在许多的问题。最主要就是6-18F-DOPA获得比较困难,表1是6-18F-DOPA合成方法的和技术的现状。6-18F-DOPA亲电合成方法和亲核取代反应合成两种合成方法各有优缺点。采用亲电取代方法合成方法简单,但是获得的6-18F-DOPA比活度底;采用亲核取代方法反应过程复杂,但是可以获得高的比活度。对于神经系统显像研究获得高比活度的放射性示踪剂是非常重要的。
表1
国内(大陆)还没有一台回旋加速器能够生产18F2气体。即使在国内安装18F2气体生产系统,现阶段也无法将其投入临床使用,主要是因为生产18F2气体需要的耗材极其昂贵(大约每次5万元左右),合成需要专用的合成器。现在正电子放射性药物研究者推荐的亲核取代反应合成6-18F-DOPA方法非常复杂,而且需要多步合成才能完成,这并不适合临床应用,特别是需要采用对官能团保护的前体明显增加了成本和增加了合成过程的流程,这些也限制了6-18F-DOPA的临床应用。导致6-18F-DOPA合成困难的最主要问题是目前缺乏理想的采用亲核取代方法合成6-18F-DOPA的专用前体。目前采用的方法基本是在合成6-18F-DOPA的苯环上先采用亲核取代反应引入[18F],然后再引入左旋的氨基酸侧链。表2是两种在苯环采用亲核取代反应引入[18F]的方法。该合成方法设计的原理是先在苯环上引入[18F],以免在[18F]亲核取代反应过程中影响整个L-DOPA的立体结构。
表2
这种多步方法存在的另外一个问题是在苯环6位标记上[18F]后,需要在侧链引入左旋氨基酸。由于反应过程中有一定量的右旋氨基酸的生成,导致在采用HPLC分离产物时需要复杂的过程和更长的分离时间,对于淋洗液也需要特殊的要求。如何简化合成过程和缩短合成时间,特别是保证左旋氨基酸产物是合成6-18F-DOPA技术的关键。
国内有学者研究采取亲核取代反应方法合成6-18F-DOPA,基本上是重复6-三氟甲磺酸三甲基铵盐作为离去基团方法,该方法合成过程非常复杂,很难作为临床常规应用加以推广。
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反应过程一步法,目标产物比活度高,成本低,合成效率高的合成18F-DOPA多巴类似物方法。
为达到上述目的,本发明是这样实现的:
18F-DOPA多巴类似物的合成方法,在反应中采用在L-DOPA的6位引入-NO2作为离去基团,并对L-DOPA的其它官能团进行保护,其具体步骤如下:
1)由医用回旋加速器通过18O(p,n)18F反应生产18F氟化物;用氦气将照射后的富氧水[18O]传入合成器接收瓶中;
2)回收富氧水[18O]后,[18F-]离子保留在阴离子交换柱(QMA)上;使用K2CO3、氨基聚醚和乙腈混合液将[18F-]氟离子洗脱,进入反应瓶中,对所述反应瓶中的溶液进行加热及氦气流干燥处理;
3)将N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)溶于无水二甲基亚砜,加入步骤2)反应瓶中进行加热;
4)采用酸对产物进行水解,并采用碱中和成PH值为4~6的混合溶液;
5)采用淋洗液对产物进行稀释,通过高效液相色谱进行纯化处理,即得目标产物。
作为一种优选方案,本发明所述合成器为GE TRACERlab FX-FN合成器。
作为另一种优选方案,本发明所述淋洗液为乙酸及乙酸钠的混合液。
进一步地,本发明所述步骤4)中的酸为HCl;所述碱为NaOH;所述PH值为5。
更进一步地,本发明在步骤2)中,对所述反应瓶中溶液的加热温度为45~60℃,经流量为20~40ml/min的氦气流进行干燥处理。
另外,本发明在步骤3)中,对反应瓶中溶剂的加热温度为110~150℃加热时间为5~20分钟。
本发明在步骤4)中,将反应瓶中的混合液以120~130℃进行加热反应5~20分钟。
理想的、好的离去基团是一些碱性小的强酸的负离子,比如:卤代物、磺酸盐、高氯酸盐,或醚、醇等。越是好的离去基团越趋向于发生单分子取代反应。即使这样也需要一些保护基团对DOPA官能团进行保护,本发明在于直接在L-DOPA的6位引入-硝基作为离去基团,采用一步法可简单、快速、高效的实现合成18F-DOPA多巴类似物,其具有目标产物比活度高,成本低,合成效率高等特点。
L-DOPA(临床常规使用用于治疗巴金森病的药物)分子中同时存在-OH,-COOH,和-NH2。将L-DOPA苯环上-OH,以及侧链上-COOH、-NH2进行保护起来,在苯环6位上引入-NO2,这样就可以将-NO2作为离去基团,合成6-18F-DOPA。
本发明通过对L-DOPA的侧链进行保护,并在苯环6位上引入-NO2后的N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)作为前体。采用亲核取代方法在苯环6位引入[18F]一步法合成6-18F-DOPA多巴类似物。通过上述方案,本发明可将整体合成时间缩短到50分钟左右,合成效率15~25%,放射性化学纯度大于97%。从临床实用性(最佳性价比)的角度出发,在国内开展18F-DOPA多巴类似物合成采用亲核取代合成方法是最佳的、也是目前唯一选择。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明工艺路线流程框图;
图2为本发明合成设备结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,本发明以N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)为原料物,合成6-18F-L-DOPA,其具体合成步骤如下:
1)由医用回旋加速器通过18O(p,n)18F反应生产18F氟化物;用氦气将照射后的富氧水[18O]传入GE TRACERlab FX-FN合成器接收瓶中;
2)回收富氧水[18O]后,[18F-]离子保留在阴离子交换柱QMA上;使用K2CO3(3mg溶于0.5ml水)和氨基聚醚Kryptofix 2.2.2.与乙腈(15mg的氨基聚醚溶于1ml乙腈)的混合液将[18F-]氟离子洗脱,进入反应瓶中,对所述反应瓶中的溶液进行加热及氦气流干燥处理;对所述反应瓶中的溶液进行加热处理,其加热温度为55℃,流量为30ml/min的氦气流干燥处理,3.5分钟,再进行温度为85℃的真空干燥,1.5分钟;
3)将N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L(苯基丙氨酸乙基醚)[N-(tert-butoxycarbonyl)-3,4-di(tert-butoxycarbonyloxy)-6-(nitryl)-L-phenylalanine ethyl ester]溶于无水二甲基亚砜DMSO,加入步骤2)反应瓶中进行加热;加热温度为130℃,加热时间为10分钟;
4)对中间产物采用HCI进行水解,加热温度为130℃,8分钟,然后采用NaOH进行中和到PH=5;
5)将粗产物通过阴离子交换柱QMA后,采用淋洗液(浓度为112mmol/L乙酸与浓度为112mmol/L乙酸钠混合液),通过高效液相色谱HPLC进行纯化处理即得目标产物。
目标产物6-18F-L-DOPA显像剂的中文名:18F-L-左旋多巴;英文名:6-[18F]fluoro-L-DOPA;简写:18F-DOPA。
18F-DOPA分子式:C9H9N+FO4,分子量:212;
18F-DOPA结构式
18F-DOPA的制备流程:
试剂可从Sigma,Merck,Wako等化学试剂公司购买,所有试剂均须USP或EUPh级别。合成所需要的试剂有:3mg K2CO3;15mg Kryptofix 2.2.2;1ml无水乙腈和DMSO;15mg N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)融于1.0ml的DMSO。淋洗液为浓度:112mmol/L乙酸与浓度:112mmol/L乙酸钠混合液。
实施例2
如图1所示,本发明以N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)为原料物,合成6-18F-L-DOPA,其具体合成步骤如下:
1)由医用回旋加速器通过180(p,n)18F反应生产18F氟化物;用氦气将照射后的富氧水[180]传入GE TRACERlab FX-FN合成器接收瓶中;
2)回收富氧水[180]后,[18F-]离子保留在阴离子交换柱QMA上;使用K2CO3(3mg溶于0.5ml水)和氨基聚醚Kryptofix 2.2.2.与乙腈(15mg的氨基聚醚溶于1ml乙腈)的混合液将[18F-]氟离子洗脱,进入反应瓶中,对所述反应瓶中的溶液进行加热及氦气流干燥处理;对所述反应瓶中的溶液进行加热处理,其加热温度为60℃,流量为40ml/min的氦气流干燥处理,3.5分钟,再进行温度为85℃的真空干燥,1.5分钟;
3)将N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L(苯基丙氨酸乙基醚)[N-(tert-butoxycarbonyl)-3,4-di(tert-butoxycarbonyloxy)-6-(nitryl)-L-phenylalanine ethyl ester]溶于无水二甲基亚砜DMSO,加入步骤2)反应瓶中进行加热;加热温度为140℃,加热时间为18分钟;
4)对中间产物采用HCI进行水解,加热温度为130℃,8分钟,然后采用NaOH进行中和到PH=4;
5)将粗产物通过阴离子交换柱QMA后,采用淋洗液(浓度为112mmol/L乙酸与浓度为112mmol/L乙酸钠混合液),通过高效液相色谱HPLC进行纯化处理即得目标产物。
实施例3
如图2所示,18F-DOPA多巴类似物的合成方法,包括如下步骤:
1)18F氟化物由医用回旋加速器通过18O(p,n)18F反应生产;用氦气将照射后的富氧水传入GE TRACERlab FX-FN或相应的合成器接收瓶中;在试剂瓶V1、V2、V3、V4及V5中分别加入K2CO3(3mg溶于0.5ml水)、Kryptofix 2.2.2.(15mg溶于1ml乙腈)、N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)(15mg溶解于1ml DMSO)、5M HCI 1ml、5M NaOH0.95ml、淋洗液(112mmol/L乙酸与112mmol/L乙酸钠混合液)2ml。
2)回收18O水后,18F-离子保留在阴离子交换柱QMA上。使用V1混合溶液将18F-氟离子洗脱,进入的反应瓶中,加入V2试剂后,溶液通过50℃,35ml/min氦气流下干燥4分钟,90℃真空干燥1.5分钟。
3)将V3试剂加入反应瓶中,以130℃加热10分钟。
4)加入V4试剂,130℃加热8分钟后加入V5试剂。
5)粗产物通过QMA后,采用HPLC分离。
6)采用上述淋洗液,通过HPLC纯化18F-DOPA产品。18F-DOPA相对于18F-衰变未校正的产率为15-25%。
加速器内产生的核反应有许多,有(p,n)(p,α)(p,np)(p,spallation)等。(p,n)指的是用一个质子去撞原子核,结果一个质子进,一个中子出,原子序便增加一,而质量不改变。这种核反应在今天PET的核种生产中,最常用的靶元素是氧18,其在日常用水中的含量是0.2%,需要经过萃取到95%才能用。氧18被质子击中后,会被吸收放出一个中子转变成氟18,氟18即为目前最常用来做核医的材料。
质量控制
18F-DOPA应该是无色透明、无菌、无热源、稳定的水溶液,其放射化学纯度不应小于90%。18F-FECh的质量控制包括:pH值:pH值范围在4.5-8.5之间。
核素纯度:用适当γ能谱仪,只能测量到0.511Mev和1.02Mev两个峰。
化学纯度:产物中K2.2.2含量不能高于0.22mg/ml。
放射化学纯度:HPLC,紫外254nm。采用(112mmol/L乙酸+112mmol/L乙酸钠混合液)作为淋洗液。TLC采用85%乙腈作为展开剂。
可以理解地是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于,按如下步骤进行:
1)由医用回旋加速器通过18O(p,n)18F反应生产18F氟化物;用氦气将照射后的富氧水[18O]传入合成器接收瓶中;
2)回收富氧水[18O]后,[18F-]离子保留在阴离子交换柱(QMA)上;使用K2CO3、氨基聚醚和乙腈混合液将[18F-]氟离子洗脱,进入反应瓶中,对所述反应瓶中的溶液进行加热及氦气流干燥处理;
3)将N-(叔丁氧羰基)-3,4-双(叔丁氧羰基醚)-6-(硝基)-L-(苯基丙氨酸乙基醚)溶于无水二甲基亚砜,加入步骤2)反应瓶中进行加热;
4)采用酸对产物进行水解,并采用碱中和成PH值为4~6的混合溶液;
5)采用淋洗液对产物进行稀释,通过高效液相色谱进行纯化处理,即得目标产物。
2.根据权利要求1所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:所述合成器为GE TRACERlab FX-FN合成器。
3.根据权利要求1或2所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:所述淋洗液为乙酸及乙酸钠的混合液。
4.根据权利要求3所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:所述步骤4)中的酸为HCl;所述碱为NaOH;所述PH值为5。
5.根据权利要求4所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:在步骤2)中,对所述反应瓶中溶液的加热温度为45~60℃,经流量为20~40ml/min的氦气流进行干燥处理。
6.根据权利要求5所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:在步骤3)中,对反应瓶中溶剂的加热温度为110~150℃加热时间为5~20分钟。
7.根据权利要求6所述的18F-DOPA多巴类似物的合成方法,其特征在于:在步骤4)中,将反应瓶中的混合液以120~130℃进行加热反应5~20分钟。
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