CN103732595B - 叶酸的白蛋白‑结合实体缀合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新的三官能叶酸‑缀合物，包含叶酸部分、白蛋白结合剂和基于放射性核素的治疗或诊断部分，以及其药物组合物、其制备方法及其在诊断和治疗医学应用比如诊断核成像和放射性核素治疗中的用途。

Description

叶酸的白蛋白-结合实体缀合物
技术领域
本发明涉及新的三官能叶酸-缀合物，包括叶酸部分（folate）、白蛋白结合剂和基于放射性核素的治疗或诊断部分，以及其药物组合物、其制备方法及其在诊断和治疗医学应用比如诊断核成像和放射性核素治疗中的用途。
背景技术
用于递送诊断或治疗剂的细胞特异性靶向是一个广泛研究的领域，并且已导致非侵入性诊断和/或治疗医学应用的发展。特别地，在核医学操作和治疗的领域中，其应用以发射γ-射线或β或α-粒子或俄歇电子为特征的放射性同位素，需要这些放射性化合物在靶向的细胞或组织中的选择性定位，以实现用于特异性组织的显像的高信号强度和特异性（γ-或正电子发射）、评价疾病和/或监测治疗性治疗的作用，或者通过粒子辐射(β-或α-辐射)实现高辐射剂量，以用于给特定患病部位递送充足剂量，而防止对健康组织的损伤。
叶酸受体(FR)是一种高度亲和性的膜相关蛋白，其在健康细胞中显示出有限的表达，但在多种特定细胞类型中过表达，比如上皮性肿瘤(例如卵巢、子宫内膜、乳房、结肠直肠、肾、肺、鼻咽)和活化(而不是休眠的)巨噬细胞，其参与炎症和自身免疫疾病。这导致使用叶酸及其衍生物作为靶向剂以将治疗剂和/或诊断剂递送至这些特定细胞群，从而相对于正常细胞，在这些特定细胞中获得选择性浓缩的药物和/或诊断剂。这样的叶酸-缀合物包括叶酸(folate)放射性药物(Leamon和Low,Drug Discov.Today2001；6:44-51；Ke等人,Adv Drug Deliv Rev2004,1143-1160,Müller and Schibli,J Nucl Med 2011；52:1-4；Müller,Curr Pharm Design2012；18:1058-1083),化疗剂的叶酸-缀合物(Leamon和Reddy,Adv.Drug Deliv.Rev.2004；56:1127-41；Leamon等人,Bioconjugate Chem.2005；16:803-11；Vlahov等人Bioconjug Chem2012；in press)、蛋白和蛋白毒素的叶酸-缀合物(Ward等人,.J.Drug Target.2000；8:119-23；Leamon等人,J.Biol.Chem.1993；268:24847-54；Leamon和Low,J.Drug Target.1994；2:101-12)、反义寡聚核苷酸的叶酸-缀合物(Li等人,Pharm.Res.1998；15:1540-45；Zhao和Lee,Adv.Drug Deliv.Rev.2004；56:1193-204)、脂质体的叶酸-缀合物(Lee和Low,Biochim.Biophys.Acta-Biomembr.1995；1233:134-44)；Gabizon等人,Adv.Drug Deliv.Rev.2004；56:1177-92)、半抗原分子的叶酸-缀合物(Paulos等人,Adv.Drug Deliv.Rev.2004；56:1205-17)；MRI造影剂的叶酸-缀合物(Konda等人,Magn.Reson.Mat.Phys.Biol.Med.2001；12:104-13)等。
已知的叶酸放射性药物包括例如含有125I-标记的组胺的缀合物(US4,136,159)、含小金属-螯合物比如去铁胺（deferoxamine）的缀合物(US5,688,488)、无环或环状聚氨基羧酸酯(例如DTPA、DTPA-BMA、DOTA和DO3A；US6,221,334,Fani等人Eur J Nucl Med MolImaging2011;38:108-119；Müller等人Nucl Med Biol2011；38:715-723)、二氨基硫醇(US5,919,934)、6-hydrazinonicotinamido-酰肼基(hydrazido)(Shuang Liu,Topics inCurrent Chemistry,vol252(2005),Springer Berlin/Heidelberg)、和乙烯二半胱氨酸(US7,067,111)和小肽类(US7,128,893)。
然而，仍然需要可替代的、高度选择性放射性核素缀合物，其可以容易地被合成，并且显示出最佳的靶组织(即肿瘤细胞、活化巨噬细胞等)与非靶组织的比例，且通过肾脏清除，用作允许早期检测和治疗肿瘤细胞、活化巨噬细胞(及显示出高FR表达、还未鉴定的其它靶细胞)的高度选择性和非侵入性方法的肿瘤成像剂。
申请人现已发现新的三官能叶酸-缀合物，其能够克服已知缀合物的缺点且显示出一些优点比如稳定的络合物形成、改善的生物分布和增加的靶组织吸收而满足当前需要。这些新的三官能叶酸-缀合物包括叶酸、白蛋白结合剂和基于放射性核素的治疗部分或诊断部分，例如适用于诊断成像或放疗应用的部分。
发明内容
在第一个方面，本发明涉及新的三官能叶酸-缀合物，其包括叶酸部分、白蛋白结合剂和基于放射性核素的治疗或诊断部分(下文也称为本发明的化合物)。
在一个特定实施方案中，新的叶酸缀合物为式I的化合物，
其中
Z为蝶酸酯基（pteroate）或其衍生物，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-和五元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
Y1、Y3彼此独立地为O、N或S，
A1、A2、A3彼此独立地为H、封端基团或白蛋白结合剂，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
条件是A1、A2和A3的至少一个、优选一个是白蛋白结合剂。
优选地，本发明涉及式II的化合物
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5、-CONHR5，其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
及L1、L2、L3、L4、Y1、Y3、A1、A2、A3、M、m1、m2、k和r为如上定义的。
所述白蛋白结合剂优选地为具有12-40个碳原子和远端酸性基团的直链或支链的亲脂性基团，比如式III的化合物
其中
Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-,-O-CO-,-NR′-,-NR′-CO-,-CO-NR′-,-NR′-CO-O-,-O-CO-NR′-,-NR′-CO-NR′-,-CH=CH-,-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R′-、-SO3R′-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
并且虚线代表与L1、L2或L4的键。
所述酸性基团优选地为能够电离提供氢离子给碱以形成盐的基团，优选地选自—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H、—P(O)(OH)2，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
在特定实施方案中，m1为2且m2为0，或者以其它方式m1为0且m2为2。
优选地，M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1，其为包括金属放射性核素和金属螯合剂的螯合金属放射性核素。
可选地，M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M2，其为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，任选地与辅基结合。
在特定实施方案中，L3为基团L3'，其为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，或者L3为式(a)、(b)或(c)的基团，
其中
R″为H或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal或NO2取代，及p和q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
在一个进一步的方面，本发明提供用于合成本发明的化合物的方法。
在仍然一个进一步的方面，本发明提供药物组合物，其包含诊断成像量或治疗有效量的至少一种本发明的化合物和其可药用载体。
在一个进一步的方面，本发明提供本发明的化合物和/或药物组合物方便且有效地施用至有此需要的受试者用于诊断成像或放射性核素治疗的用途。本发明的方法的受试者优选地为哺乳动物，比如动物或人类，优选人类。
在一个进一步的方面，本发明单瓶或多瓶或多隔室试剂盒，其包含需要制备本发明化合物的所有组分。
本发明的其它特征和优点将根据下述详细说明和权利要求书变得显而易见。
附图说明
图1∶177Lu-放射性标记的叶酸缀合物在PBS和人血浆中的体外稳定性(-■-代表PBS中的177Lu-DOTA-叶酸，-▲-代表血浆中的177Lu-DOTA-叶酸，-●-代表PBS中的177Lu-DOTA-AB-叶酸，-◆-代表血浆中的177Lu-DOTA-AB-叶酸)。
图2:在2h和4h，FR-阳性KB细胞中177Lu-DOTA-叶酸和177Lu-DOTA-AB-叶酸16的细胞吸收和内在化(垂直条纹柱代表在2h的177Lu-DOTA-叶酸，水平条纹柱代表在2h的177Lu-DOTA-AB-叶酸，斜条纹柱代表在4h的177Lu-DOTA-叶酸，填充柱代表在4h的177Lu-DOTA-AB-叶酸)。
图3∶在注射177Lu-DOTA-AB-叶酸和对照化合物177Lu-DOTA-叶酸之后4h和24h，负载KB-肿瘤的小鼠中的生物分布研究(斑点柱代表在4h p.i.的177Lu-DOTA-叶酸，条纹柱代表在24h p.i.的177Lu-DOTA-叶酸，空心柱代表在4h p.i.的177Lu-DOTA-AB-叶酸，填充柱代表在24h p.i的177Lu-DOTA-AB-叶酸)。
图4(A)、(B):负载肿瘤的小鼠的SPECT/CT图像：在4h p.i.(左)和24h p.i.(右)，在KB肿瘤异种移植物(T)和肾脏(K)中，177Lu-放射性标记的(A)和161Tb-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16(B)的吸收。
图5(A)、(B)∶经过一段时间，即19天，负载KB肿瘤的裸鼠中177Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16(A组)或对照177Lu-放射性标记的DOTA-叶酸(B组)的作用(-▲-代表A组，-◆-代表B组)。
发明详述
在第一个方面，本发明涉及新的三官能叶酸-缀合物，其包括叶酸、白蛋白结合剂和基于放射性核素的治疗或诊断部分(下文也称为本发明的化合物)。
所述基于放射性核素的治疗或诊断部分(下文也称为“放射性核素部分”)可以包括任一种已知的金属或非金属放射性核素，比如放射性金属离子、顺磁性金属离子、γ-或正电子-发射放射性卤素、正电子-发射放射性非金属、超极性NMR-活化核、适用于体内光学成像的受体、或适用于血管内检测的β-发射体。
用于诊断目的的优选的放射性核素部分为用于本发明中的任何已知的部分，其可以在体内给药之后以非侵入性方式外部检测。最优选的放射性核素部分是螯合金属放射性核素(即放射性金属)或γ-或正电子-发射非金属放射性核素，即特别是适用于使用SPECT或PET检测的那些。在某些实施方案中，叶酸部分(folate)、白蛋白结合剂和放射性核素部分以辐射状排列，即白蛋白结合剂和放射性核素部分均连接至叶酸分子的氨基酸部分。在其它实施方案中，叶酸、白蛋白结合剂和放射性核素部分以直线排列，即白蛋白结合剂和放射性核素部分的仅一种连接至叶酸分子的氨基酸部分。本领域技术人员应当知道合适的排列，例如当A2为白蛋白结合剂时，M优选地为螯合金属放射性核素(即，放射性金属)。
用于治疗目的的优选的放射性核素部分是用于本发明的任何已知的部分，其可用于在体内给药后对放射性核素治疗起反应的任何疾病，例如癌症。最优选的放射性核素部分是螯合金属放射性核素(即，放射性金属)或γ-或正电子-发射非金属放射性核素。在某些实施方案中，叶酸、白蛋白结合剂和放射性核素部分以辐射状排列，即白蛋白结合剂和放射性核素部分均连接至叶酸分子的氨基酸部分。在其它实施方案中，叶酸、白蛋白结合剂和放射性核素部分以直线排列，即白蛋白结合剂和放射性核素部分的仅一种连接至叶酸分子的氨基酸部分。本领域技术人员应当知道合适的排列，例如当A2为白蛋白结合剂时，M优选地为螯合金属放射性核素(即，放射性金属)。
本发明特别地涉及式I的化合物，
其中
Z为蝶酸酯基或其衍生物，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-和五元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
Y1、Y3彼此独立地为O、N或S，
A1、A2、A3彼此独立地为H、封端基团或白蛋白结合剂，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分，优选M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，任选地与辅基结合。
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
条件是A1、A2和A3的至少一个、优选一个是白蛋白结合剂.
除非另有说明，否则下文给出的所有定义应用于整个文本(包括所有结构式)。
如本文使用的术语”蝶酸酯基(pteroate)”(“蝶酰基(pteroyl)”或“蝶酸基(pteroic)”)指基于缩合的嘧啶杂环类化合物，其包括稠合其它5-或6-元杂环的嘧啶，比如例如蝶啶或吡咯并嘧啶双环。然而，这样的蝶酸酯基可以连接至氨基苯甲酰基部分，其可以用所选连接基比如谷氨酸残基在对位进一步衍生化，得到叶酸(folate)。因此，叶酸表示为蝶酰基-谷氨酸骨架(更具体，N-[4-(蝶啶基-6-基甲基氨基)苯甲酰]-谷氨酸)。因此，由于蝶酸酯基结构为叶酸结构的前体，蝶酸酯基衍生物包括相似的衍生物如通常已知叶酸结构的那些，其为例如任选取代的叶酸、亚叶酸、蝶呤酰多聚谷氨酸(pteropolyglutamicacid)、和叶酸受体-结合蝶啶比如四氢蝶呤、二氢叶酸、四氢叶酸、及其脱氮和二脱氮类似物。术语“脱氮”和“二脱氮”类似物指本领域所知的类似物，其用碳原子取代天然存在叶酸结构中的一个或两个氮原子。例如，脱氮类似物包括1-脱氮、3-脱氮、5-脱氮、8-脱氮、和10-脱氮类似物。二脱氮类似物包括，例如1,5-二脱氮、5,10-二脱氮、8,10-二脱氮、和5,8-二脱氮类似物。
更特别地，本发明涉及式II的化合物
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5、-CONHR5，其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-和五元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
Y1、Y3彼此独立地为O、N或S，
A1、A2、A3彼此独立地为H、封端基团或白蛋白结合剂，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，任选地与辅基结合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
k为0或1，而
r具有1至7的值，
条件是A1、A2和A3的至少一个、优选一个是白蛋白结合剂.
应当理解，缩写“N”和“C”为所有可能饱和度的代表，即N包括-NH-和-N=键，C包括-CH2-和-CH=键。
进一步理解，(H)r代表所指环上(即，X3、C6、C7和X4上)的所有氢取代基。例如，对于完全饱和的5,8-二脱氮类似物(X3=X4=C)，r=7，对于具有X3=X4=N的完全不饱和的类似物，r=1。
术语“烷基”，当单独或组合使用时，指包含指定碳原子数的直链或支链烷基。因此，术语“C(1-12)烷基”指其碳链为直链或支链且包括1至12个碳原子的烃基。优选的烷基包括C(1-8)烷基，其指其碳链为直链或支链的且包含1至8个碳原子的烃基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、2,3-二甲基丁烷、新己基、庚基、辛基。更优选的烷基为包含1至6个C原子的C(1-6)烷基，更优选1至4个碳原子。任选取代的烷基链，比如由-(CHR)x-指定的，代表具有指示值x的-CH2-基团，其中每个-CH2-基团可以彼此独立地被所指基团R取代。因此，在多个R-基团的情况下，R基团可以相同或不同。
术语“链烯基”，单独或与其它基团组合，指具有一个或多个碳-碳双键的如上定义的直链或支链烷基。因此，术语“C(2-12)链烯基”指其碳链为直链或支链且包括1至12个碳原子和一个或多个碳-碳双键的烃基。优选的链烯基包括C(2-8)链烯基比如亚甲基、乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯、叔丁烯、仲丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、戊二烯、异戊二烯、己烯等。优选的链烯基包含2至6、更优选2至4个碳原子。
如本文使用的术语“炔基”指具有一个或多个碳-碳三键的如上定义的直链或支链烷基。优选的炔基包含2至6、更优选2至4个碳原子。
如上所述，对于“烷基”的定义适用于当单独使用时和与其它基团组合使用时。因此，烷氧基(或-O-烷基)指被氧取代的如上定义的烷基，比如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、叔丁氧基等。如本文使用的烷酰基包括甲酰基和-CO-烷基基团，其指末端被羰基取代的如上定义的烷基，比如乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基等。烷基氨基(或-NHR-烷基或-N(R)2-烷基)指被氮取代的如上定义的烷基，包括单烷基氨基比如甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、叔丁基氨基等，和二烷基氨基比如二甲基氨基、二乙基氨基、甲基丙基氨基、等。
如本文使用的术语“卤素”或“卤代”指任何7族元素，包括氟、氯、溴、碘。
如本文使用的术语“卤素取代的”指其具有取代至少一个氢的卤素部分的烷基。
在优选的实施方案中，R1和R2可以彼此独立地为H、C(1-12)烷基、-OR5、-NHR5，更优选-OR5、-NHR5；和/或R3为H、C(1-12)烷基或-CO-C(1-8)烷基；和/或R4为H、亚硝基、-O-C(1-8)烷基或-CO-C(1-8)烷基。
如本文使用的术语“白蛋白结合剂”指非共价结合人血清白蛋白(通常具有的结合亲和力小于约10μM)的基团。白蛋白结合性质可以通过表面等离子体共振来测量，如描述在J.Biol.Chem.277(38),35035-35042,(2002)中。适用于本发明的化合物的典型的白蛋白结合剂包括具有12-40个碳原子和远端酸性基团的直链和支链的亲脂性基团。用于本发明的化合物的合适的白蛋白结合剂选自式III的化合物
其中
Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
而虚线代表键合L1、L2或L4(在本发明的化合物中)。
因此，在特定实施方案中，本发明预期式IVa、IVb和IVc的化合物
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
Y1、Y3彼此独立地为N、O或S，
Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5,-COR5,-COOR5,-NHR5,-CONHR5,其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
A1为H或封端基团，
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，任选地与辅基结合，
m为1、2或3，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-和五元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1,S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
k为0或1，而
r具有1至7的值。
基团L1和L4彼此独立地优选地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，优选地为共价键或直链或支链的未取代的C(1-6)烷基，最优选共价键。
基团L2优选地为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
优选地，m1和m2不都为0。在特定实施方案中，m1为2且m2为0，在其它特定实施方案中，m1为0且m2为2。
Y1为N、O或S，优选O；Y3为N、O或S，优选O；Y2为N、O或S，优选O；及Y2′为N、O或S，优选N。
所述酸性基团D2为能够电离提供氢离子给碱以形成盐的基团，优选地选自—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H、—P(O)(OH)2，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
基团D1可以位于邻位、间位或对位，优选地位于对位。D1优选地为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，更优选卤素，更优选碘(最优选位于对位的碘)。
优选地，S1和S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH=CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
在特定实施方案中，S1和S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-6)烷基的间隔基。
因此，在特定实施方案中，用于本发明的化合物的白蛋白结合剂为式IIIa的基团
其中
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH=CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，优选地为单键或选自直链或支链的C(1-6)烷基的间隔基，
D1为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，优选卤素，更优选碘。
D2为—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H，优选-COOH，虚线代表键合至L1或L2(在式I或II的化合物中)。
因此，在优选的实施方案中，式IVa、IVb和IVc的化合物可以由式Va、Vb和Vc的化合物表示：
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
Y1、Y3彼此独立地为O、N或S，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
A1为H或封端基团，
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，任选地与辅基结合，
m为1、2或3，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R′所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自三唑基或四唑基的五-元氮杂杂环取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH=CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，优选地为单键或选自直链或支链的C(1-6)烷基的间隔基，
D1为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，优选卤素，更优选碘。
D2为—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H，优选-COOH，虚线代表键合至L1或L2(在式I或II的化合物中)，
k为0或1，和
r具有1至7的值。
在一个特定实施方案中，成像部分M为包括放射成像金属离子和金属螯合剂的放射成像金属M1。术语“金属螯合剂”(或螯合剂)可以是本领域已知络合金属离子或放射性核素(且用于预期应用)的任何金属螯合剂。螯合剂与离子/放射性核素的结合可以通过测量螯合剂和离子/放射性核素之间的电离常数来测定。为了本发明的目的，螯合剂和离子/放射性核素之间的电离常数KD为约10-3至约10-15M-1。优选地，螯合剂和离子/放射性核素之间的电离常数KD为约10-6至约10-15M-1。
螯合剂的实例为本领域所熟知的，包括直链、三足(tripodal)和大环形式的二齿、三齿和四齿配体。典型的实例包括双吡啶基(bipy)；三联吡啶基(terpy)；冠醚；氮杂冠醚；琥珀酸；柠檬酸；水杨酸；组氨酸；咪唑；乙二醇-双-(β-氨乙基醚)N,N'-四乙酸(EGTA)；次氮基乙酸(nitroloacetic acid)；乙酰丙酮(acac)；硫酸盐（酯）；二硫代氨基甲酸盐（酯）；羧酸盐（酯）；烷基二元胺；乙二胺(en)；二亚乙基三胺(dien)；硝酸盐（酯）；硝基；亚硝基；(C6H5)2PCH2CH2P(C6H5)2(diphos)；甘醇二甲醚(glyme)；二甘醇二甲醚；二(乙酰丙酮)乙二胺(acacen)；乙二胺四乙酸(EDTA)；二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)；N-[2-[二(羧基甲基)氨基]-3-(4-乙氧基苯基)丙基]-N-[2-[二(羧基甲基)-氨基]乙基]-L-甘氨酸(EOB-DTPA)；N,N-二[2-[二(羧基甲基)氨基]-乙基]-L-谷氨酸(DTPA-Glu)；N,N-二[2-[二(羧基甲基)氨基]-乙基]-L-赖氨酸(DTPA-Lys)；DTPA的单-或双-酰胺衍生物比如N,N-二[2-[羧甲基[(甲基氨基甲酰基)甲基]氨基]-乙基]甘氨酸(DTPA-BMA)；4-羧基-5,8,11-三(羧基甲基)-1-苯基-2-氧杂-5,8,11-triazamidecan-13-oic acid(BOPTA)；DTPA BOPTA,1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸(DO3A)；1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)；10-(2-羟基丙基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸(HPDO3A)；2-甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(MCTA)；四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTMA)；3,6,9,15-四氮杂双环[9.3.1]十五烷-1(15)；11,13-三烯-3,6,9-三乙酸(PCTA)；PCTA12；环-PCTA12；N,N′-双(2-氨基乙基)-1,2-乙二胺(TETA)；1,4,7,10-四氮杂环十三烷-N,N′,N″,N′″-四乙酸(TRITA)；1,12-二羰基、15-(4-异氰硫基苄基)1,4,7,10,13-五氮杂环十六烷-N,N′,N″三乙酸(HETA)；1,4,7,10-四氮杂环十二烷-N,N′,N″,N′″-四乙酸单-(N-羟基琥珀酰亚胺基)酯(DOTA-NHS)；N,N′-双(2-氨基乙基)-1,2-乙二胺-N-羟基琥珀酰亚胺酯(TETA-NHS)；[(2S,5S,8S,11S)-4,7,10-三-羧基甲基-2,5,8,11-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1-基]乙酸(M4DOTA)；[(2S,5S,8S,11S)-4,7-双-羧基甲基-2,5,8,11-四甲基-1；4,7,10-四氮杂环-十二烷-1-基]乙酸;(M4DO3A);(R)-2-[(2S,5S,8S,11S)-4,7,10-三-((R)-1-羧基乙基)-2,5,8,11-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1-基]丙酸(M4DOTMA)；10-膦酰基甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸(MPDO3A)；羟基苄基-乙二胺-二乙酸(HBED)和N,N′-乙烯基双[2-(o-羟基酚)甘氨酸](EHPG)。
用于本发明的化合物的合适的金属螯合剂包括直链、三足和大环形式的二齿、三齿和四齿配体，如上述确定的。在特定实施方案中，用于本发明的金属螯合剂包括直链或大环的聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、EHPG、HBED、NOTA、DOTMA、TETMA、PDTA、TTHA、LICAM、MECAM，优选大环聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA。
金属螯合剂可以或不可以与放射成像金属离子或放射性核素络合，并且可以包括任选的间隔基比如单个氨基酸。用于闪烁扫描术或放射性核素治疗的典型的金属放射性核素包括99Tc、51Cr、67Ga、68Ga、47Sc、51Cr、167Tm、141Ce、111In、168Yb、175Yb、140La、90Y、88Y、153Sm、166Ho、165Dy、166Dy、62Cu、64Cu、67Cu、97Ru、103Ru、186Re、188Re、203Pb、211Bi、212Bi、213Bi、214Bi、105Rh、109Pd、117mSn、149Pm、161Tb.155Tb、152Tb、149Tb、177Lu、198Au和199Au。金属的选择将根据期望的治疗和诊断应用确定。例如，对于诊断目的，放射性核素可以包括64Cu、67Ga、68Ga、99mTc和111In，而对于治疗目的，放射性核素可以包括64Cu、90Y、105Rh111In、117mSn、149Pm、153Sm、161Tb、166Dy、166Ho、175Yb、177Lu、186/188Re和199Au。本领域技术人员将认识到选择放射性核素用于预期的应用。优选的放射性核素包括177Lu、161Tb、213Bi和111In。
在另一个特定实施方案中，成像部分M为γ-或正电子-发射放射成像非金属M2，选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I。优选的为正电子-发射放射成像非金属，比如11C、13N、18F，更优选18F。所选的放射成像非金属可以与辅基结合，即其可以直接或经由合适的辅基连接至其相邻基团(即基团L3和/或L4)，所述辅基例如苯甲酸酯衍生物或糖基。
术语“糖基”涵盖基于环状糖单元的环状单糖和环状寡糖。如本文使用的术语“糖单元”指环状糖单元，其指直链(单-/寡-)糖的细胞内环状半缩醛或半缩酮形式。单糖包括一个糖单元，而寡糖指糖单元链，优选地包括2至20个糖单元，优选2至10个糖单元，更优选地单糖、二糖和三糖。寡糖可以是直链或支链的，寡糖内的糖单元彼此由α-或β(1-2)、(1-4)或(1-6)键连接。优选地，所选寡糖为直链的，更优选地，所述寡糖是直链的且寡糖内的糖单元由α-或β-(1-4)键连接。在最优选的实施方案中，寡糖为直链的且寡糖之内的糖单元由α(1-4)键连接。
优选地，糖单元为吡喃糖苷或呋喃糖苷及其天然和合成衍生物，优选吡喃糖苷，选自阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖和岩藻糖，或呋喃糖苷，选自核糖、阿拉伯糖、木糖和来苏糖。术语衍生物指任何化学或酶修饰的单糖单元，包括通过氧化，脱氧，优选地氢原子、卤素原子、氨基或硫醇基等取代一个或多个羟基，以及羟基或氨基的烷基化、酰基化、硫酸化或磷酸化获得的那些。本发明的优选的糖单元包括例如葡萄糖和半乳糖。
因此，在一个特定实施方案中，糖基为单糖，选自核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、岩藻糖，优选葡萄糖和半乳糖。
在另一个特定实施方案中，糖基为包括至少2个、优选地2至20个糖单元的寡糖，所述糖单元相同或不同且各自选自核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、岩藻糖，优选葡萄糖和半乳糖。
在更具体的实施方案中，寡糖可以是(a)二糖，例如乳糖、麦芽糖、异麦芽糖、纤维二糖、龙胆二糖、蜜二糖、樱草糖、芸香糖；(b)二糖同系物，例如麦芽三糖、异麦芽三糖、麦芽四糖、异麦芽四糖、麦芽五糖、麦芽六糖、麦芽七糖、乳三糖、乳四糖；(c)糖醛酸，例如葡糖醛酸、半乳糖醛酸；(d)支链的寡糖，例如潘糖、异葡糖基麦芽糖；(e)氨基单糖，例如半乳糖胺、葡萄糖胺、甘露糖胺、岩藻糖胺、奎诺糠胺(quinovosamine)、神经氨酸、胞壁酸、乳糖二元胺、acosamine、bacillosamine、六碳氨糖(daunosamine)、脱氧糖胺、福诺糖胺(forosamine)、加拉糖胺、卡那霉素水解物、kansosamine、碳霉糖、海藻糖胺、perosamine、pneumosamine、绛红糖胺(purpurosamine)、紫红霉胺；(f)改性糖，例如阿比可糖、amicetose、arcanose、蛔糖、波伊文糖、马铃薯三糖、查耳糖、红霉支糖、可立糖、磁麻糖、2-脱氧核糖、2-脱氧葡萄糖、迪吉糖、毛地黄糖、洋地黄毒糖、evalose、evernitrose、金缕梅糖、甘露三糖、蜜二糖、碳霉糖、mycinose、黑曲霉糖、诺维糖、齐墩果糖、泊雷糖、rhodinose、芸香糖、箭毒羊角拗糖、景天庚糖、茄三糖、槐糖、链霉糖、松二糖、泰威糖。
在一个更优选的实施方案中，糖基为单糖或寡糖，因此包括选自下述的一个或多个(相同或不同的)糖单元：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖胺、半乳糖胺、葡糖醛酸、葡糖酸、半乳糖醛酸、乳糖、乳四糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖、异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和神经氨酸。
应当理解，本发明的化合物的所有异构体，包括对映异构体、非对映异构体、旋转异构体、互变异构体、区域异构体及消旋物都预期属于本发明。本发明包括光学纯形式或混合物的立体异构体，包括外消旋混合物。异构体可以使用常规方法制备，通过使光学纯或光学富集起始原料反应或通过分离式I的化合物的异构体制备。这特别地应用于式I的化合物(和随后的分子式)中存在糖基或任何其它基团，例如氨基酸基，其可以以天然L-或非天然的D-形式，即谷氨酸部分(或其衍生物)存在。
如本文使用的术语“封端基团”(或端基)指连接至官能团L1、L2或L4的部分，其以其它方式为H或连接至白蛋白结合剂。更特别地，这样的封端基团代表用于下述的合适的保护基(i)Y1，如果L1代表共价键，(ii)M，如果L4代表共价键，和(iii)L2，如果L2为官能团或载有末端官能团。这些保护基取决于官能团(典型地为氨基、羧基或羟基官能团)的性质，因此是可变的。氨基官能团的合适的保护基包括例如叔丁氧基羰基、苄氧基羰基、烯丙氧基羰基、甲氧基或乙氧基羰基、2,2,2-三氯乙氧基羰基、乙酰基或三氟乙酰基、苄基或2,4,6-三甲氧基苄基、邻苯二甲酰基、和三苯甲基或甲苯磺酰基保护基。羧基官能基的合适的保护基包括例如甲硅烷基和烷基、芳基或芳基烷基酯，更特别地为烷基酯比如甲基酯和叔丁基酯；烷氧基烷基比如甲氧基甲基；烷基硫代烷基酯，比如甲基、硫甲基酯；卤代烷基酯，比如2,2,2-三氯乙基酯和芳烷基酯，比如苄基酯、对-甲氧基苄基酯、对-硝基苄基酯、二苯甲基酯。羟基官能基的合适的保护基包括例如烷基酯、叔丁基、苄基或三苯甲基，包括甲基醚、取代的甲基醚(例如，MOM(甲氧基甲基醚)、MTM(甲基硫甲基醚)、BOM(苯甲氧基甲基醚)、PMBM或MPM(对-甲氧基苯甲氧基甲基醚))、取代的乙醚、取代的二苄醚、甲硅烷基醚(例如，TMS(三甲基甲硅烷基醚)、TES(三乙基甲硅烷基醚)、TIPS(三异丙基甲硅烷基醚)、TBDMS(叔丁基二甲基甲硅烷基醚)、三苄基甲硅烷基醚、TBDPS(叔丁基二苯基甲硅烷基醚))。本发明并不意味着限于这些保护基；更确切些，在本发明中可以容易地鉴定和使用多种另外的等效保护基。上述和其它保护基以及引入和除去它们的技术描述在"Protective Groups in OrganicSynthesis"Third Ed.Greene,T.W.and Wuts,P.G.,Eds.,John Wiley&Sons,New York:1999中，将其全部内容引入本文作为参考。
在特定实施方案中，Y1为O且L1为共价键，因此，A1可以为H或羧基保护基。同样地，如果M为聚氨基羧酸酯且L4为共价键，则A3可以是H或羧基保护基。如果L2为羧基(即，C1-烷基，其中CH2基团被-COO-取代)，则A2可以为H或羧基保护基。同样地，如果M为与辅基比如糖基结合的γ-或正电子-发射非金属放射性核素，则A3可以是羟基保护基。
基团L3优选地为为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或COOR′所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR′-、-NR′-CO-、-CO-NR′-、-CH=CH-和五-元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
更优选地，基团L3为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R′取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自三唑基或四唑基的五-元氮杂杂环取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
术语“氮杂杂环”指杂环基团，其包括在环中至少一个氮原子，并且可以是未取代的或取代的。氮杂杂环基也可以如本领域所知的被取代，例如被C(1-6)烷基取代。对于本发明化合物中的使用，五元氮杂杂环基优选地为三唑基或四唑基，更优选下述结构的基团：
其中虚线代表在L3之内相邻-CH2-基团的连接位点，R′′为H或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal或NO2所取代。
因此，优选的实施方案，L3为基团L3'，其为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，或L3为式(a)、(b)或(c)的基团，
其中
R″为H或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal或NO2取代，及p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
在优选的实施方案，L3′为直链或支链的C(1-6)烷基，其为未取代的或被至少一个OH、NH2或COOH，优选COOH取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团取代：-CO-O-或-CO-NH-。
在某些实施方案中，本发明提供式I的化合物，其具有式VI a-e
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
Y1、Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
A1为H或封端基团，
A2为H或封端基团，
M1为直链或大环的聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，与放射成像金属离子络合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R'代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6，
k为0或1，和
r具有1至7的值。
在仍然进一步的实施方案中，本发明提供具有式VII a-e的式I的化合物，
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
Y1、Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5,-COR5,-COOR5,-NHR5,-CONHR5,其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，选自与金属放射性核素络合的直链或大环聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，并且其中M2为γ-或正电子-发射放射成像非金属放射性核素，优选地选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6，
k为0或1，
r具有1至7的值。
在仍然进一步的实施方案中，本发明提供具有式I的化合物，具有式VIII a-e
其中
X1至X5彼此独立地为C、N或O，优选N或O，
Y1、Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
R1、R2彼此独立地为H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5,其中R5代表H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR'、-COR'、-COOR'或-NHR'，其中R'为H或C(1-8)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
A1为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为基于放射性核素的治疗或诊断M1或M2，其中M1为选自与放射性核素金属络合的直链或大环聚氨基羧酸酯的螯合金属放射性金属，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，并且其中M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，优选地选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
L1、L4彼此独立地为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或连接基，比如直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为酸性基团，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6，
k为0或1，
r具有1至7的值。
在优选的实施方案中，Y2为O且Y2′为NH。
本发明的化合物的进一步优选的实施方案包括例如下述化合物，其中X1至X5为N，R1为NY6Y7，R2为O，R4为Y8，k为0且r为1。
因此，本发明更特别地涉及式IX a-e的化合物，其中Y1、Y2为O，Y3、Y2′为NH且L1优选地为共价键，
其中，
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′或卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
A1为H或羧基保护基，
A2为H或封端基团
M1为与放射成像金属离子络合的直链或大环的聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，优选地m1为0且m2为2，或者m1为2且m2为0，
L2为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L4为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，优选卤素，
D2为酸性基团，选自—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H、—P(O)(OH)2，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R′取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
在优选的实施方案中，L2为共价键或直链或支链的未取代的C(1-6)烷基，最优选共价键；和/或(i)m1为0且m2为2，或(ii)m1为2且m2为0；和/或S1和S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH=CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，更优选地为单键或选自直链或支链的C(1-6)烷基的间隔基。
进一步的化合物包括式X a-e的化合物，其中Y2为O；Y1、Y3、Y2′为NH；和L4优选地为共价键，
其中
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′、和卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，例如保护基，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，选自与金属放射性核素络合的直链或大环聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，并且其中M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，优选地选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，优选地m1为0且m2为2，或者m1为2且m2为0，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，优选卤素，
D2为酸性基团，选自—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H、—P(O)(OH)2，
L1为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L2为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
本发明还涉及式XI a-e的化合物，其中Y1、Y2为O，Y3、Y2′为NH且L1和L4优选地为共价键，
其中
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′或卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
A1为H或羧基保护基，
A3为H或羧基保护基或羟基保护基，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为选自与金属放射性核素络合的直链或大环聚氨基羧酸酯的螯合金属放射性核素，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA,并且其中M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，优选地选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，优选地m1为0且m2为2，或者m1为2且m2为0，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-S-R'-、-SO3R'-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素或C(1-12)烷基，优选卤素，
D2为酸性基团，选自—COOH、—SO3H、—SO2H、—NR′SO3H、—P(O)(OH)2，
L2为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
在优选的实施方案中，L1为共价键或直链或支链的未取代的C(1-6)烷基，最优选共价键；和/或(i)m1为0且m2为2，或(ii)m1为2且m2为0；和/或S1和S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH=CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，更优选地为单键或选自直链或支链的C(1-6)烷基的间隔基。
L2优选地为共价键或直链或支链的C1-、C2-、C3-或C4-烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-。
L3'优选地为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团取代：-CO-O-或-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
本发明的最优选的化合物为例如
和
其中
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′或卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
Ra为H或C(1-8)烷基；
和化合物
其中
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′或卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
Ra为H或C(1-8)烷基，
Rb彼此独立地选自-OH、-OC(1-8)烷基或式(i)的基团
条件是至少一个基团R为式(i)的基团；
和化合物
其中
Y6、Y7彼此独立地选自H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR′、-COR′、-COOR′和-NHR′，其中R'为H或C(1-8)烷基，
Y8选自H、亚硝基、C(1-12)烷基、-OR′、-COR′或卤素取代的-COR′，其中R′为H或C(1-12)烷基，
Ra为H或C(1-8)烷基。
在另一个方面，本发明还提供合成本发明的化合物的方法。合成优选地是基于模块方法(使用合适衍生化的官能团，即叶酸基，白蛋白结合基和螯合基)，和基于本领域已知的各种标准偶联化学，包括酯化、酰胺化和链接反应。后者反应已经经证明是特别有用的，并且是基于在热条件下或在催化剂的存在下环加成中叠氮化物和炔基的偶联，以获得所选的最终化合物(Kolb和Sharpless,Drug Discovery Today2003,8,1128；Kolb等人Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,2004；Rostovtsev,V.V.等人Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2596；US2005/02222427；WO06/116629)。这些反应被称为Huisgen1,3-偶极环加成(热条件)和链接反应(催化条件)，本领域已经进行了描述(Kolb和Sharpless,Drug DiscoveryToday2003,8,1128；Kolb等人Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,2004；Rostovtsev等人Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2596；US2005/02222427；WO06/116629)。更特别地，其中五元杂环为三唑的式I的化合物可以通过叠氮化物Ra-N3与炔Rb-C≡C-Rc的环加成获得，其中五元杂环为四唑的式I的化合物是通过叠氮化物Ra-N3与氰化物Rb-C≡N的环加成获得。本文预期所有可能的组合，即Ra为叶酸衍生物且Rb为螯合部分或其前体，以及Rb为叶酸衍生物且Ra为螯合部分或其前体。因此，反应的模块化和多用途允许应用多种连接基以将成像部分偶合至叶酸。
选择用于多种偶联步骤的合适条件和选择合适的保护基PG(例如，参见Greene&Wuts,Eds.,Protective Groups in Organic Synthesis,2nd Ed.,1991,John Wiley&Sons,NY.)和离去基团LG(例如，卤素基、甲苯磺酸基、甲磺酸基、三氟甲磺酸基、碳酸酯基)对本领域技术人员是显而易见的。
对本领域技术人员也显而易见的是本发明化合物的合成中的最后一个步骤优选地包括引入金属放射性核素(如果成像部分是螯合金属放射性核素M1)或者γ-或正电子-发射非金属放射性核素(如果成像部分是γ-或正电子-发射非金属放射性核素M2)。
因此，如果成像部分是螯合金属放射性核素M1，比如选自直链或大环聚氨基羧酸酯，比如DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，则本发明进一步提供一种合成本发明的络合物的方法，其包括如此标记本发明的化合物，其包括通常在还原剂的存在下，首先获得本发明的化合物并且使该化合物与如上所述放射性核素反应的步骤，以在本发明的化合物和放射性核素之间形成金属螯合物缀合物。还原剂可以是任何已知的还原剂，但是优选地为连二亚硫酸盐离子或亚锡离子。
可选地，如果成像部分是γ-或正电子-发射非金属放射性核素M2，优选地选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，则本发明进一步提供合成本发明个各种化合物的方法，其包括根据本领域已知的方法引入来自相应前体的非金属放射性核素M2。
在一个进一步的方面，本发明提供药物组合物，其包含诊断成像量或治疗有效量的至少一种本发明的化合物和其可药用载体。在一个优选的实施方案中，药物组合物包含至少一种化合物，其中M为螯合金属放射性核素M1，选自DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA，其与选自例如177Lu、161Tb、213Bi或111In的金属放射性核素络合。在另一个优选的实施方案中，药物组合物包含至少一种化合物，其中M为非金属放射性核素M2，选自18F、123I、124I、131I。
如本文使用的以合适量存在的可药用载体包括溶剂、分散介质、抗菌剂和抗真菌剂、等渗剂等，其是生理学可接受的。使用这类介质和试剂是本领域熟知的。
在一个进一步的方面，本发明提供本发明的的化合物和药物组合物方便且有效地施用至有此需要的受试者用于诊断成像或放射性核素治疗的用途。本发明的方法的受试者优选地为哺乳动物，比如动物或人类，优选人类。
因此，在一个特定实施方案中，本发明提供一种用于表达叶酸-受体的细胞或细胞群的诊断成像的方法，所述方法包括以诊断成像量给药至少一种本发明的化合物或组合物的步骤，以及获得所述细胞或细胞群的诊断图像的步骤。
本发明的化合物和/或组合物也可用于对有此需要的受试者的治疗有用的放射性核素治疗剂。
因此，在另一个特定实施方案中，本发明提供用于放射性核素治疗的方法，其包括步骤：向有此需要的受试者施用治疗有效量的至少一种本发明的化合物或组合物，并且在所述至少一种化合物或组合物定位在期望组织之后，使该组织接受辐射以获得期望治疗效果。
在仍然另一个实施方案中，本发明提供用于同时诊断和放射性核素治疗的方法，其包括步骤：向有此需要的受试者施用诊断和治疗有效量至少一种本发明的化合物或组合物，并且在所述至少一种化合物或组合物定位在期望组织之后，获得所述组织的诊断图像以观察疗程。
可以使用辐射检测器，例如γ-辐射探测器检测用一种或多种本发明的化合物或组合物标记的表达叶酸受体的细胞或组织(即,肿瘤细胞或组织)的图像。一种这样的方法使用闪烁扫描术。也可以使用层析成像方法比如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)或正电子发射断层摄影(PET)改善显像。这种辐射检测器的选择和使用在本领域普通技术人员的技术范围之内。因此，本发明的化合物或组合物的给药诊断成像量可以选择能够产生受试者的器官或其它部位的诊断图像的足够量，如上所述。本发明的化合物或组合物的给药治疗有效量可以选择能够产生期望放疗作用的足够量。更特别地，治疗有效量为至少一种本发明的化合物的量，其能允许所述络合物的足够肿瘤定位，以终止和/或减弱肿瘤生长或肿瘤尺寸。如本文提供的，可以使用本发明的方法或任何其它已知的诊断成像方法监测肿瘤生长或肿瘤尺寸。
显然，所选金属放射性核素，例如99mTc、186/188Re、111In+3、67/68Ga+3、90Y+3、109Pd+2、105Rh+3、177Lu、64/67Cu166Ho、213Bi，优选99mTc或186/188Re，或所选非金属放射性核素，例如11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，优选18F、123I、124I、131I的放射性比活度将在确定用于诊断成像或放射性核素治疗的剂量中被考虑。
通常，给药的单位剂量具有约0.01mCi至约300mCi、优选10mCi至约200mCi的放射性。对于待注射的溶液，优选的单位剂量为约0.01mL至约10mL。在例如静脉内给药之后，在已经向受试者给药放射性标记的试剂之后，可以进行体内器官或肿瘤的成像，如果期望，进行数分钟至数小时或甚至更长时间。典型地，足够量的给药剂量将在约1-4小时累积在待成像的目标区域中。
本发明的化合物和/或组合物可以通过合适的途径给药，比如非肠道(parentally)(例如，静脉内)、肌内或腹膜内或通过任何其它合适的方法。例如，本发明的化合物和/或组合物可以通过推注或缓慢输注静脉注射给药。注射的合适形式包括上述本发明的化合物和/或组合物的无菌水溶液或分散液和无菌粉末。
所述化合物或药物组合物优选地为无菌的。灭菌可以通过任何本领域所知的技术来实现，所述技术包括但不限于加入抗菌剂或抗真菌剂，例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚、山梨酸、硫柳汞等。
本发明的化合物和/或组合物也可用于体外检测取自受试者的组织活组织检查中表达叶酸受体的细胞。因此，在一个进一步的实施方案中，本发明提供用于组织样品中的表达叶酸受体的细胞例如肿瘤细胞的体外检测的方法，其包括使所述组织样品与有效量的本发明的化合物或组合物接触并且达到足够的时间和条件，使结合发生并通过成像技术检测此结合。
可以通过本领域技术人员已知的操作收集样品，例如通过收集组织活检物或体液，通过抽吸气管或肺样品等。
待测定的组织样品包括怀疑含有表达叶酸受体的细胞的任何组织，所述细胞比如肿瘤细胞、上皮细胞、肾、胃肠或肝胆管系统等。可以采用例如切片机将样品切开，以有助于结合的络合物的显微镜检查和观测。在与一种本发明的化合物或组合物温育之前或者之后，还可以将样品用合适的固定剂固定，以改善样品组织的组织学品质。
足以使本发明的络合物与细胞上的叶酸受体结合的时间和条件包括标准组织培养条件，即样品可以在体外培养并且与本发明的化合物或组合物的一种在生理介质中温育。这些条件是本领域技术人员熟知的。可选地，可以将样品固定，然后在等渗或生理缓冲溶液中用本发明的络合物或组合物温育。
用于体外检测肿瘤细胞的本发明的所述络合物的典型的量可以为约1ng/l至约1000μg/l。优选的量为约1μg/l至约100μg/l。本发明的优选化合物，其中成像部分为用于体外诊断肿瘤细胞的螯合金属放射性核素M1，与用于体内应用的相同，且包括99mTc、186/188Re、111In+3、67/68Ga+3、90Y+3、109Pd+2、105Rh+3、177Lu、64/67Cu、161Tb、213Bi、优选地177Lu、161Tb、213Bi或111In。
同样地，本发明的优选化合物，其中成像部分为用于体外诊断肿瘤细胞的非金属放射性核素M2，与用于体内应用的相同，且包括11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，优选18F、123I、124I、131I。
对于检测一种本发明化合物的细胞结合，可以在所选化合物的存在下温育样品，然后洗涤并在标准闪烁计数器中计数。另外的方法可以应用，其是本领域技术人员已知的。
应当理解，本发明的上述方法可以与诊断或治疗癌症的任意其它方法组合进行，包括使用其它已经开发的诊断和/或治疗试剂以及运用X射线计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、功能磁共振成像(fMRI)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、光学成像和超声的方法。
对于诊断或放射性核素治疗应用，可以在其使用位置或接近该位置方便地制备本发明的化合物。因此，对于其中M为螯合金属放射性核素M1的本发明的化合物，本发明在一个进一步的方面提供单瓶或多瓶试剂盒，其除了包含放射成像金属离子本身之外，还包含制备本发明的那些化合物或组合物所需的所有组分。因此，本发明的一个优选的单瓶试剂盒包括其中M为螯合金属放射性核素M1的本发明的化合物，和可药用还原剂的来源比如亚锡盐。另外，所述试剂盒包括任选地其它添加剂，例如将该试剂盒用可药用酸或碱缓冲，以调节pH至络合物形成的预期值。这样的单瓶试剂盒可以任选地包含交换配体，比如葡萄糖庚酸盐、葡糖酸盐、甘露醇、马来酸盐、柠檬酸或酒石酸，并且也可以包含反应调节剂，比如二乙烯三胺五乙酸或乙二胺四乙酸。可以使用另外的添加剂比如增溶剂(例如环糊精)、抗氧剂(例如抗坏血酸)和/或填充剂(例如，NaCl)，以改善放射化学纯度和最终产物的稳定性，或者帮助制备试剂盒。放射性核素例如Lu、Tb、Bi或In优选地分别以溶液形式加入。
同样地，本发明的优选的多瓶试剂盒包括在一个瓶中的除了放射性核素本身之外形成不稳定的放射性核素络合物所需的组分，即交换配体和可药用还原剂比如亚锡盐。其中M为螯合金属放射性核素M1的本发明的化合物以及任选的添加剂包括在第二瓶中，所述添加剂比如适合于调节pH至其最佳值的缓冲剂。任选地，放射性核素将以待加入的溶液形式提供。
试剂盒的所有组分可以是液体、冷冻或无水形式。在一个优选的实施方案中，试剂盒组分以冻干形式提供。
根据本文公开内容，本文公开和要求保护的所有化合物、组合物和/或方法可以被制备并实施，而不需要过度的试验。对于本领域技术人员显而易见的是，可以将各种改变用于本发明而不会偏离本发明的范围。本文提供的实施例将是说明性的并且不是穷尽的；因此，说明性的实施例将不会视为以任何方式限制本发明。
具体实施方式
实施例
材料和方法
所有化学品都购自Sigma-Aldrich或Fluka,Buchs,Switzerland。除非另有说明，所有的化学品和溶剂都具有试剂等级，且使用而无需进一步纯化。Boc-保护的氨基酸购自Bachem AG,Bubendorf,Switzerland。蝶酸（pteroic acid）前体为来自Merck Eprova AG,Schaffhausen,Switzerland的友情赠送，DOTA-叠氮化物和DOTA-NHS-酯得自Macrocyclics,Dallas,USA。[Na][99mTcO4]是从采用0.9%盐溶液的99Mo/99mTc-发生器(Mallinckrodt-Tyco,Petten,the Netherlands)洗脱的。67GaCl3得自Mallincrodt-Tyco,Petten,Netherlands，177LuCl3得自Nuclear Research and Consultancy Group,NRG,Petten，Netherlands。
通过HPLC或使用预涂硅胶60F254铝板(Merck)的薄层色谱(TLC)监测反应，并通过UV吸收或用茚三酮在EtOH中的溶液(在100ml中0.2g)染色来显影。使用硅胶60(Fluka粒径0.04-0.063mm)进行柱色谱。使用装有L-7400的可调吸附检测器和XBridgeTM C-18反相柱(5μM,4.6×150mm,Waters)的Merck-Hitachi L-7000系统进行分析HPLC。HPLC溶剂为含有0.1%TFA(溶剂A)和MeCN(溶剂B)的水，或在水(溶剂A)和MeOH(溶剂B)中的0.1%TFA，流速为1mL/min。梯度如下∶0-15min∶梯度为95%A至20%A。在使用之前，用甲醇和水洗涤Sep-PakR柱(Waters)。在装有L-2450二极管阵列检测器和Berthold放射检测器与反相柱(Gemini C18,5μm，4.6×250mm，Phenomenex)的Merck-Hitachi L-2130系统上进行放射-HPLC，使用0.05MNH4HCO3(溶剂A)和乙腈(溶剂B)作为溶剂系统，梯度为0-15min80%A，15-20min80-30%A，20-25min30%A，并且流速为1mL/min。在装有Smartline泵1000、Smartline Manager5000、Smartline UV检测器2500(Knauer)和GabiStar放射检测器(Raytest)的HPLC系统上进行半制备型放射HPLC，使用反相半制备柱(Gemini C18,5μm，250×10mm，Phenomenex)，流速4mL/min，使用0.05M的NH4HCO3(溶剂A)和乙腈(溶剂B)作为溶剂系统，梯度如下∶0-20min80%A,20-25min80-30%A,25-30min30%A。
核磁共振波谱是用400MHz Bruker波谱仪记录的，1H和13C化学位移是以相对于残留溶剂峰或水作为参照报道的。耦合常数值J是以Hertz(Hz)给出。下述缩写用于描述1H-NMR光谱：单峰(s)、二重峰(d)、三重峰(t)、四重峰(q)，多重峰(m)。复杂多重峰的化学位移是以它们出现的范围给出的。低分辨率质谱是用Micromass Quattro microTMAPI LC-ESI记录的，使用负离子或正离子模式。高分辨率质谱(HR-MS)是用Bruker FTMS4.7TBioAPEXII记录的。
细胞培养∶KB细胞(人鼻咽癌细胞系)购自美国典型培养物保藏中心(AmericanType Culture Collection)(CCL-17)。JK24-FBP细胞是来自Dr.Patrick Hwu(NationalCancer Institute,Bethesda,MD)的友情赠送。在37℃下，在包含5%CO2的湿润气氛中，将细胞呈单层培养。重要地，在本文称为FFRPMI的特定RPMI细胞培养培养基(改性的RPMI1640培养基，不含叶酸、维生素B12和酚红；CellCulture Technologies GmbH)中培养细胞。FFRPMI培养基补充有10%热灭活胎牛血清(FCS,作为叶酸的唯一来源)、L-谷氨酰胺和抗生素(青霉素100IU/ml、链霉素100μg/ml、两性霉素B0.25μl/ml)。在每个试验之前十八至二十小时，将细胞接种在12-孔培养板(7×105细胞/2ml)中，以形成融合单层细胞过夜。
吸收和内在化研究：根据下述一般方法进行受体结合研究∶用PBS pH7.4洗涤细胞该单层细胞。将单独的纯FFRPMI培养基(不含FCS、L-谷氨酰胺、抗生素、975μl)、FFRPMI培养基(475μl)和用于受体阻滞研究的叶酸溶液(500μl，在培养基中200μM)或包含4%BSA的FFRPMI培养基加入到相应孔中。将各孔板在37℃下预温育15分钟。向各孔中加入67Ga-标记的化合物16或6(25μl,1.5MBq/ml)的溶液。在37℃下，温育各培养板直到4h。然后，将各孔分别用PBS缓冲液pH7.4洗涤两次，或者用PBS pH7.4洗涤一次且用酸性剥离缓冲液(stripping buffer)(0.1M乙酸和0.15M NaCl的水溶液)洗涤一次，以从细胞表面上除去来自FR的结合络合物。将单细胞层溶于1ml NaOH(1M)中，并转移到4ml管。使用cobraTM IIγ-计数器对样品以及4-标准样品(25μl标记的67Ga-16或67Ga-6)的放射性进行计数。测定每种样品的蛋白质浓度，以相对于占每孔0.5mg或0.3mg(如在结果下指示的)蛋白质的平均样品蛋白质含量将测量的样品放射性标准化(Thermo Scientific Pierce BCA ProteinAssay,Product #23225)。
白蛋白结合研究∶根据下述一般方法进行使用HPLC和SuperoseTM12分子大小排阻柱的白蛋白结合研究：根据上述试验设计对化合物16和6进行放射性标记。将1MBq的样品注入柱上，使用在PBS pH7.4中0.05%tweenR20作为洗脱液。在37℃下，用HSA溶液20%(100μl)或人血浆(100μl)温育放射性化合物67Ga-16和67Ga-6(12μl,约1MBq)30分钟。将100μl体积的温育溶液注入SuperoseTM12分子大小排阻柱上。通过HPLC，分别以UV痕迹(220nm)和放射性γ-痕迹监测洗脱的血浆蛋白和放射性标记化合物。根据下述一般方法83进行使用超速离心装置的白蛋白结合研究：在37℃下，用350μl的人血浆或350μl的1xPBS，pH7.4，温育10min HPLC-纯化的放射性标记的化合物16、6、FA2、FA4和22(2.5-3.066MBq)。将样品负载到超滤器(CentrifreeR,Ultracel YMT装置，来自Millian,Geneva)，并且以2000rpm离心35min。使用CobraTM IIγ-计数器对滤液(3×25μl)和最初温育的溶液(3×25μl,标准)计数放射性。对于标准品，将所述化合物在PBS中的滤液指定为100%。将该100%成分与血浆样品的滤液中发现的活性化合物的级分相比较，血浆样品的活性表示为在PBS滤液中活性的%。
体外放射自显影:在室温下，将具有小鼠组织切片(KB肿瘤异种移植物和肾脏)的载玻片预培养在含有0.25%(w/v)BSA的Tris-HCl缓冲液(170mM,pH7.6，5mM MgCl2)中10min。然后，在室温下，用67Ga-16和67Ga-6的溶液(在包含1%BSA的Tris-HCl缓冲液中0.5MBq/ml)温育该切片60分钟。在培养之后，将该切片在冷的Tris-HCl缓冲液(含有25%BSA)中洗涤5min两次，然后在纯的Tris-HCl缓冲液中洗涤5分钟，最后用冷的蒸馏水洗涤。将所述切片风干，并暴露于磷光体成像屏(phosphor imaging screens)。
实施例1∶三官能缀合物16的合成
(a)
将Boc-Glu-OMe(181.5mg,0.65mmol)溶于DMF(1.5ml)中，加入HBTU(314.2mg,0.83mmol,1.2eq.)和NEt3(2eq.)。在0℃下搅拌该溶液1h。将该溶液加入到在DMF(2ml)和NEt3(4eq.)中的H-Pra-OMe·HCl(120.2mg，0.74mmol,1.06eq.)中。将该悬浮液搅拌过夜，0℃→RT。加入MeOH，以溶解剩余颗粒。在0℃下搅拌该溶液3h。用柠檬酸(1M)和乙酸乙酯萃取产物。将有机相用盐水洗涤，经Na2SO4干燥并在减压下浓缩。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:50)获得纯化，得到澄清油状物。233mg(0.63mmol,90%)。LC-MS[M-C5H7O2(Boc)]H+=270.87(C17H26N2O7的理论值，370.17)。1H-NMR(DMSO-d6)δ8.3,7.17,4.36-3.31,3.92-3.87,3.57,3.55,3.24,2.8,2.52,2.15,1.87-1.79/1.72-1.62,1.3ppm。
(b)
将化合物1(233mg,0.63mmol)溶于TFA(在CH2Cl2中10%)中。在室温下，搅拌该溶液3h。在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:30)获得纯化，得到呈澄清固体的TFA盐。224mg(0.58mmol,92%)。LC-MS[M+H]+=270.84(C12H18N2O5的理论值，270.12)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.98,4.58,4.10,3.85,3.74,2.82,2.71,2.54,2.19。
(c)
将蝶酸(166.9mg,0.41mmol,1.04eq.)溶于DMF(3ml)中。加入HBTU(208.9mg,0.55mmol,1.4eq.)和NEt3(2eq.)。在0℃下，搅拌该悬浮液1.5h。将该悬浮液加入到在DMF(2ml)和NEt3(2eq.)中的化合物2(105.2mg，0.39mmol，1eq.)中。在0℃下搅拌该溶液4h。在减压下蒸发该溶剂。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:20)获得纯化，得到黄色粉末。90mg(0.14mmol,36%)。LC-MS[M+H]+=647.93(C30H33N9O8的理论值，647.25)。
(d)
将化合物3(22.88mg,35μmol)和4-叠氮基丁基-1-胺TFA(27.7mg,0.12mmol,3.4eq.)在3:1的tBuOH/H2O(1.1ml)中混合。滴加Cu(OAc)2·H2O(31μl,来自100mM stem溶液，0.1eq.)和抗坏血酸钠(1.5mg,来自100mM stem溶液，0.2eq.)。在室温下，搅拌该溶液几小时。在减压下蒸发一些溶剂。通过半制备型HPLC，使用在H2O和乙腈中的0.1%TFA作为洗脱液，获得纯化，得到黄色粉末。8.64mg(11.3μmol,32%)。LC-MS[M-C3H7N(二甲基甲酰胺保护基)]+=706.95(C34H43N13O8的理论值：761.34)。
(e)
将化合物4(8.64mg,11.3μmol)和NHS-DOTA·PF6(8.05mg,12.4μmol,1.1eq.)溶于DMF(0.4ml)和DIPEA(4eq.)的混合物中。在40℃下，搅拌该反应几小时。通过加入更多NHS-DOTA PF6完成反应。在减压下除去溶剂，使用产物而无需进一步纯化。LC-MS[M-C3H7N(二甲基甲酰胺保护基]+=1093.02(C50H69N17O15的理论值：1147.52)。
(f)
将化合物5溶于MeOH/H2O的1:1混合物中，并使用NaOH(1M)调节至pH13。在室温下，搅拌该溶液2h。在减压下蒸发溶剂。将得到的固体再溶解在H2O中，并使用HCl(1M)中和溶液。通过固相萃取，使用反相SepPak柱，采用H2O和递增浓度的MeOH作为洗脱液，获得最后的纯化。在减压下蒸发一些溶剂。冻干该化合物，得到亮黄色粉末。4.1mg(3.95μmol,35%)。LC-MS[M+Na]+=1059.44,(C44H60N16O14的理论值，1036.45)。
(g)
将4-对-碘苯基丁酸(502mg,1.7mmol,1.07eq.)溶于DMF(1.5ml)和NEt3(2eq.)中。加入HBTU(751mg,1.98mmol,1.23eq.)。在0℃下，搅拌该溶液1h。将该溶液滴加至在DMF（1.5ml)和NEt3(2eq.)中的Boc-Lys-OMe(428mg,1.6mmol)中。在0℃下，搅拌该溶液4h。用柠檬酸(1M)和乙酸乙酯/正己烷(9:1)萃取产物。将有机相用盐水洗涤，经Na2SO4干燥并在减压下浓缩。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:50)获得纯化，得到澄清油状物。653.5mg(1.23mmol,75%)。LC-MS[M+H]+=532.77(C22H33IN2O5的理论值，532.14)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.59,6.98,4.09,3.69,3.15,2.59,2.29,2.18,1.88,1.78/1.64,1.51,1.42ppm。
(h)
在室温下，用在CH2Cl2中TFA10%使化合物7(568.5mg，1.07mmol)脱保护2h。在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:30)获得纯化，得到呈淡黄色焦油状物的TFA盐。478.9mg(0.88mmol,82%)。LC-MS[M+H]+=432.94,(C17H25IN2O3的理论值,432.09)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.60,6.99,3.96,3.80,3.17,2.58,2.19,1.88,1.53,1.4ppm。
(i)
将Boc-Pra-OH(50.7mg,0.24mmol,1.06eq.)溶于DMF(1ml)和NEt3(1.8eq.)中。加入HBTU(101.4mg,0.27mmol,1.2eq.)。在0℃下，搅拌该溶液1h。将该溶液滴加至在DMF(1.5ml)和NEt3(1.8eq.)中的化合物8·TFA(122.6mg,0.224mmol)中。在0℃下，搅拌该溶液4h。在减压下蒸发该溶剂。通过CC(SiO2,首先是CH2Cl2，然后是MeOH/CH2Cl21:50)获得纯化，得到黄色油状物。125mg(0.2mmol,89%)。LC-MS[M+H]+=627.86(C27H38IN3O6的理论值，627.18)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.98,6.99,4.42,4.25,3.69,3.15,2.68/2.63,2.58,2.38,2.18,1.87,1.72,1.45,1.45ppm。
(j)
用在CH2Cl2中10%TFA(10ml)使化合物9(122.2mg，0.195mmol)脱保护。在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2,首先是MeOH/CH2Cl21:30，然后是MeOH/CH2Cl21:20)获得纯化，得到呈黄色油状物的TFA盐。92.5mg(0.144mmol,74%)。LC-MS[M+H]+=527.87(C22H30IN3O4的理论值，527.13)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.6,6.99,4.45,3.7,3.59,3.152.59,2.441.28,1.88,1.76,1.51,1.41ppm。
(k)
将Boc-Glu-OMe(38.9mg,0.149mmol,1.01eq.)溶于DMF(1ml)和NEt3(2eq.)中。加入HBTU(60.2mg,0.159mmol,1.08eq.)。在0℃下，搅拌该溶液1h。将该溶液加入到在DMF(1.5ml)和NEt3(2eq.)中的化合物10·TFA(90mg，0.147mmol)。在0℃下，搅拌反应3h，并贮存在5℃下48h。在减压下蒸发该溶剂。通过CC(SiO2,MeOH/CH2Cl21:20)获得纯化，得到澄清油状物。53.9mg(0.07mmol,48%)。LC-MS[M+H]+=771.02(C33H47IN4O9的理论值，770.24)。1H-NMR(CDCl3/MeOH-d4)δ7.55,7.45,6.92,4.49,4.42,4.17,3.70,3.68,3.12,2.63,2.55,2.14,1.84,1.68,1.45,1.40,1.32ppm。
(l)
用在CH2Cl2中10%TFA(10ml)使化合物11(319mg，0.414mmol)脱保护。在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2，首先是CH2Cl2，然后是MeOH/CH2Cl21:20)获得纯化，得到呈澄清油状物的多种TFA盐。331.5mg。LC-MS[M+H]+=670.96(C28H39IN4O7的理论值，670.19)。1H-NMR(MeOH-d4)δ7.6,6.99,4.58-4.50,4.4,3.86,3.79,3.69,3.20-3.09,2.73-2.62,2.47,2.43-2.41,2.18,2.14-2-0,1.93-1.81,1.76-1.67,1.53-1.46,1.43-1.34,1.33-1.25,1.18ppm。
(m)
将蝶酸(167.6mg,0.41mmol,1.05eq.)溶于DMF(1ml)和NEt3(2eq.)中。加入HBTU(177.9mg,0.47mmol,1.2eq.)。在0℃下，搅拌该溶液1h。将该溶液加入到在DMF(1.5ml)和NEt3(2eq.)中的化合物12TFA(305.5mg,0.39mmol,1.0eq.)中。在0℃下，搅拌该反应4h。在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2,首先是CH2Cl2，然后是MeOH/CH2Cl21:10)获得纯化，得到黄色固体。178.4mg(0.17mmol,44%)。
(n)
在室温下，在MeOH/NaOH(aq.)pH12.8(10ml)中过夜使化合物13(178.4mg，0.17mmol)脱保护。通过固相萃取，使用反相SepPak柱，用H2O和递增量的MeOH和NaOH(aq.)洗脱获得纯化。211.36mg(0.23mmol)。LC-MS[M+H]+=936.93(C40HtIN10O9的理论值，936.24)。
(o)
将化合物14(21.9mg,23.4μmol)和4-叠氮基丁基-1-胺TFA(5.24mg,4.7μmol,2eq.)在1:1tBuOH/H2O(1.2ml)中混合。滴加Cu(OAc)2·H2O(0.43mg,来自100mM stem溶液,0.1eq.)和抗坏血酸Na(0.93mg,来自100mM stem溶液,0.2eq.)。在室温下搅拌该溶液过夜，并在50℃下搅拌数小时。在减压下蒸发溶剂。通过固相萃取，使用反相SepPak柱，用H2O、微碱性EDTA和递增浓度的MeOH和NaOH(aq.)获得纯化。10.58mg(10.1μmol,43%)。LC-MS[M+H]+=1050.95(C44H55IN14O9的理论值，1050.33)。
(p)
将化合物15(10.58mg,10.1μmol)和NHS-DOTA·PF6(9.7mg,15.0μmol,1.5eq.)溶于DMF(1ml)和DIPEA(2.03eq.)中。在40℃下，搅拌该反应物几小时。在减压下除去溶剂。将固体再溶于碱性水中，并在酸中沉淀。离心沉淀物，并在高真空下干燥，得到黄色粉末。6.7mg(4.7μmol,46%)。LC-MS[M+H]+=1437.76(C60H81IN18O16的理论值，1436.51)。
在室温和60℃下，在DMF(4.5ml)中搅拌H-Lys-(Boc)OMe·HCl(291.9mg,0.98mmol)、3-溴-1-丙炔(在甲苯中80%，110.85μl,1.16mmol,1.2eq.)和Cs2CO3(643mg,2.0mmol,2.05eq.)几小时。过滤悬浮液，并在减压下蒸发溶剂。通过CC(SiO2，首先是纯CH2Cl2，然后是MeOH/CH2Cl21:50)获得纯化，得到澄清油状物。164.1mg(0.55mmol,56%)。LC-MS[M+H]+=298.89(C15H26N2O4的理论值，298.19)。1H-NMR(CDCl3-d)δ7.97,3.68,3.38-3.36,3.35-3.33,3.05,2.17,1.81,1.72-1.53,1.48-1.28,1.39ppm。
在室温下，在CH2Cl2中的10%TFA中使化合物17(164.1mg，0.55mmol)脱保护3h。通过固相萃取，使用反相SepPak柱，采用H2O作为洗脱液获得纯化，得到澄清油状物。144mg(0.46mmol,84%)。LC-MS[M+H]+=198.92(C10H18N2O2的理论值，198.14)。
实施例2∶三官能DOTA-Lys-缀合物26的合成
(a)
向在50ml无水DMF中的5g的Fmoc-Lys(Z)-OH(Z=苄氧基羰基)中加入2.2ml的三乙胺和4.1g的HBTU(N,N,N',N'-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯)。在25℃下，搅拌该混合物15分钟。然后，加入4.9g的化合物8和2.2ml的三乙胺在50ml DMF中的混合物。在搅拌20小时之后，在真空中除去溶剂，并将残余物溶于50ml的二氯甲烷中。将二氯甲烷溶液用30ml的5%柠檬酸水溶液洗涤两次，用30ml的5%碳酸氢钠水溶液洗涤两次，并用30ml的水洗涤两次。经硫酸镁干燥有机层，然后蒸干，得到8.4g的蜡状残余物，将通过硅胶色谱纯化，使用CH2Cl2/MeOH95:5作为洗脱液，得到7.3g的纯化合物19。
(b)
将5g的化合物19溶于100ml的甲醇中，加入200mg的Pd/C。在25℃下，使用3bar氢气氢化该混合物24小时。过滤除去固体，并将滤液蒸干，得到化合物20。
(c)
将化合物20(1当量)溶于CH2Cl2中并加入等摩尔量的DOTA-NHS-酯(购自Macrocyclics)。在25℃下，搅拌该混合物20小时。蒸发溶剂，并通过硅胶色谱纯化残余物，得到纯化合物21。
(d)
将化合物21(1当量)溶于CH2Cl2中。在加入30当量的二乙胺之后，搅拌该混合物20小时。在蒸干之后，通过硅胶色谱纯化残余物，得到纯化合物22。
(e)
将Fmoc-Glu-OMe(1当量)溶于无水DMF中。在加入2当量的二异丙基乙胺和1.1当量的HBTU(N,N,N′,N′-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯)之后，在25℃下搅拌该混合物15min。然后，加入1当量的化合物22在DMF中的溶液，并搅拌该混合物20小时。在真空中除去溶剂，并将残余物溶于二氯甲烷中。将该二氯甲烷溶液用5%柠檬酸水溶液洗涤两次，用5%碳酸氢钠水溶液洗涤两次，并用水洗涤两次。将有机层经硫酸镁干燥，然后蒸干，得到残余物，将其通过硅胶色谱纯化，得到纯化合物23。
(f)
将化合物23(1当量)溶于CH2Cl2中。在加入30当量的二乙胺之后，搅拌该混合物20小时。在蒸干之后，通过硅胶色谱纯化残余物，得到纯化合物24。
(g)
将N2-(N,N-二甲基氨基亚甲基)-10-甲酰基蝶酸(1当量)溶于无水DMF中。加入2当量的三乙胺和1.2当量的HBTU(N,N,N′,N′-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯)，并搅拌该混合物30min。然后，加入化合物24在无水DMF中的溶液，并在25℃下搅拌该混合物20小时。在真空中除去溶剂之后，将残余物溶于二氯甲烷中。将该二氯甲烷溶液用5%的柠檬酸水溶液洗涤两次，用5%的碳酸氢钠水溶液洗涤两次，并用水洗涤两次。将有机层经硫酸镁干燥，然后蒸干，得到残余物，将其通过硅胶色谱纯化，得到纯化合物25。
(h)
将化合物25(1当量)溶于四氢呋喃中，加入氢氧化锂(3当量)在水中的水溶液。在25℃下4小时之后，通过加入盐酸水溶液将该混合物酸化至pH=1。在加热至50℃2小时之后，将该混合物冷却至25℃，通过离心分离沉淀的产物。
实施例3:三官能DOTA-Lys-缀合物26的另一种合成
将Fmoc-Lys(Boc)-OH(6.4g,13.7mmol)溶于无水N,N-二甲基甲酰胺(53ml)中。在加入三乙胺(3.75ml)和HBTU(N,N,N′,N′-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯，5.2g)之后，在室温下搅拌溶液15min。加入化合物8(6.4g,13.7mmol)在无水N,N-二甲基甲酰胺(64ml)和三乙胺(3.75ml)中的混合物。在室温下，搅拌该反应混合物17小时。然后，移出固体，并在40℃下，在真空中蒸发滤液，得到油状残余物。将残余物溶于二氯甲烷(100ml)中，并且用5%的柠檬酸水溶液(3×50ml)、5%的碳酸氢钠水溶液(3×50ml)和水(50ml)洗涤。将有机层经硫酸镁干燥，并在40℃下的真空中蒸干，得到化合物27(7.2g，产率60%)，使用其合成化合物28而无需进一步纯化。
向在无水二氯甲烷(36ml)中的化合物27(7.2g粗产物)中加入二乙胺(36ml)。在室温下，搅拌该混合物2小时，然后在40℃的真空中蒸干。然后，将二氯甲烷/甲醇90:10(50ml)的混合物加入到残余物中，并除去固体。蒸干滤液，并通过柱色谱，使用SiO2(70g)和二氯甲烷/甲醇90:10作为洗脱液纯化残余物，得到呈白色固体的化合物28(4.1g，产率76%)(SiO2,Rf=0.34(CH2Cl2/MeOH/90:10)。
向N2-异丁酰基-10-三氟乙酰基-叶酸-α-甲基酯(3.4g，5.54mmol，根据WO2009/082606制备的)在无水N,N-二甲基甲酰胺(34ml)中的溶液中加入三乙胺(1.5ml)和HBTU(N,N,N′,N′-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯，2.1g)，并且在室温下搅拌该混合物10min.。然后，加入化合物28(3.8g,5.8mmol)在无水N,N-二甲基甲酰胺(38ml)中的溶液，并在室温下搅拌该混合物20小时。将反应混合物在40℃的真空中蒸干。将残余物溶于二氯甲烷(128ml)中，并用5%的柠檬酸水溶液(50ml)、5%的碳酸氢钠水溶液(50ml)和水(50ml)洗涤。将有机层经硫酸镁干燥，并在40℃的真空中蒸干，得到黄白色泡沫状物(7.2g)，将其通过柱色谱使用SiO2(210g)和二氯甲烷/甲醇93:7作为洗脱液纯化，得到黄白色泡沫状物，通过柱色谱使用SiO2(250g)和二氯甲烷/甲醇95:5作为洗脱液再次纯化，得到呈黄白色泡沫状物的化合物29(3.7g，产率53%)，Rf=0.33(SiO2,CH2Cl2/MeOH/90:10)。
向化合物29(3.5g,mmol)在二氯甲烷(88ml)中的溶液中加入三氟乙酸(8.8ml)和三异丙基硅烷(0.88ml)。在室温下搅拌该混合物30min.，然后在40℃的真空中蒸干。通过柱色谱，使用SiO2(235g)和二氯甲烷/甲醇90:10作为洗脱液纯化残余物，得到呈黄白色泡沫状物的化合物30(2.8g，产率79%)，Rf=0.16(SiO2,CH2Cl2/MeOH/90:10)。
向DOTA-三(tBu)酯(224mg,0.39mmol,购自Macrocyclics,No.B-260)在无水N,N-二甲基甲酰胺(12.5ml)中的溶液中加入HBTU(N,N,N',N'-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)-脲鎓-六氟-磷酸酯，148mg)和三乙胺(54.2μl)。在室温下搅拌5min之后，加入化合物30(500mg,0.39mmol)在无水N,N-二甲基甲酰胺(5ml)和三乙胺(54.2μl)中的溶液。在室温下搅拌反应混合物20小时，然后在40℃的真空中蒸干。将残余物溶于二氯甲烷(25mL)中，用5%的柠檬酸水溶液(2×5mL)、5%的碳酸氢钠水溶液(2×5mL)和水(2×5mL)洗涤。将有机层经硫酸镁干燥，并在40℃的真空中蒸干，得到黄色泡沫状物(0.5g)，将其通过柱色谱，使用SiO2(17g)和二氯甲烷/甲醇93:7作为洗脱液纯化，得到呈黄白色泡沫状物的化合物31(0.43g，产率64%)，Rf=0.45(SiO2,CH2Cl2/MeOH/90:10)。
根据下述方法从化合物31获得化合物26∶向化合物31(0.43g，0.25mmol)在二氯甲烷(20ml)中的溶液中加入三氟乙酸(20ml)，并在室温下搅拌得到的溶液20小时。将反应混合物在40℃的真空中蒸干，并将残余物溶于四氢呋喃(20ml)中。然后，加入氢氧化锂(120mg)在水(20ml)中的溶液，搅拌反应混合物20小时。在40℃下，在减压下除去四氢呋喃，并向残余水溶液中加入1M盐酸水溶液(2.6ml)直到pH=3。通过离心(每分钟5000转)分离沉淀的产物，并用水(4×3ml)洗涤。将产物在40℃下的真空中干燥48小时，得到呈橙黄色固体的化合物26(279mg，产率82%)。HPLC:97.0%面积(将5.9mg的产物溶于5ml的水和3滴缓冲液(溶于200ml水中的4g Na2CO3和4g KHCO3)中，注入体积∶2μl，柱∶Phenomenex,XB-C18，75x4.6mm，2.6μm,洗脱液A∶0.1%的三氟乙酸水溶液，洗脱液B∶0.1%三氟乙酸乙腈水溶液/90:10，流速∶2.0ml/min.，压力∶230bar，梯度∶在20min.中从0%洗脱液B至100%洗脱液B，UV-检测器，波长230nm.)。LC-MS:[M+H]+=1356.8(C57H78IN18O16的理论值，1355.5)。
实施例4∶三官能DOTA-Lys-α-缀合物32的合成
类似于实施例4，使用N2-异丁酰基-10-三氟乙酰基-叶酸-γ-甲基酯代替N2-异丁酰基-10-三氟乙酰基-叶酸-α-甲基酯(类似于根据WO2009/082606的N2-异丁酰基-10-三氟乙酰基-叶酸-α-甲基酯制备N2-异丁酰基-10-三氟乙酰基-叶酸-γ-甲基酯)进行合成。
获得呈橙黄色固体的化合物32。HPLC∶95.0%面积(如对于化合物26的分析描述的相同方法)。LC-MS:[M+H]+=1356.6(C57H78IN18O16的理论值，1355.5)。
实施例5∶三官能缀合物[18F]FDG-AB-叶酸34的合成
(a)
根据文献方法(例如Maschauer and Prante,Carbohydr.Res.2009,753；Takatani等人Carbohydr.Res.2003,1073)获得用于经由链接反应将18F-取代的葡萄糖偶联至叶酸的3,4,6-三-O-乙酰基-2-O-三氟甲烷磺酰基-β-D-吡喃甘露糖基叠氮化物前体。
(b)2-[18F]氟吡喃葡萄糖基叠氮化物33的放射合成
向无水18F-氟化物-穴状化合物络合物中，加入在0.30mL的无水乙睛中的前体3,4,6-三-O-乙酰基-2-O-三氟甲烷磺酰基-β-D-吡喃甘露糖基叠氮化物(3.0mg，6.5μmol)。在80℃下，搅拌该混合物5min，得到根据放射-UPLC分析最大75%的18F-结合。在冷却5min和加入8mL水之后，使该混合物穿过反相柱(Sep-Pak C18Plus；Waters；用MeOH和H2O预处理)。用5mL的水洗涤所述柱。用2.0mL的乙腈将18F-标记保护的中间体3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-2-[18F]氟吡喃葡萄糖基叠氮化物洗脱到10mL的密封反应容器中，并在80℃下于减压和氮气下干燥。对于水解，加入0.25mL的60mM氢氧化钠溶液，并将该混合物加热至65℃5分钟，以完成脱乙酰化。在冷却之后，用0.25mL的60mM氯化氢溶液中和该混合物，并直接用于链接反应而无需进一步纯化。
(c)偶联至叶酸炔前体14
将在步骤(b)中获得的脱保护的2-脱氧-2-[18F]氟吡喃葡萄糖基叠氮化物33转移到另一个包含在300μl DMF中的叶酸炔14的反应容器中，接着加入10μL的0.1M Cu(OAc)2溶液和20μL的0.1M抗坏血酸钠溶液。在50℃下搅拌该反应混合物15min。在加入3mL的0.05MNH4HCO3溶液之后，将该混合物加入半制备型放射HPLC系统。将产物级分[18F]FDG-白蛋白结合剂叶酸(RT=19.3min)收集到20ml的水中，并使该混合物通过反相柱(Sep-PakC18light；Waters；用EtOH(5ml)和H2O(5ml)预处理)。用10ml的水洗涤所述柱，并用1.0ml的乙醇将18F-标记的产物[18F]FDG-白蛋白结合剂叶酸34洗脱到无菌无热原的小瓶中。在蒸发乙醇之后，用2ml的PBS稀释最终产物溶液用于注入。
在总共合成3h时间之后，分离产物的总衰变-校正产率达到1-2%，放射化学纯度一直大于95%。[18F]FDG-白蛋白结合剂叶酸34的放射性比活度为约40-50GBq/μmol。
通过摇瓶法，测得[18F]FDG-白蛋白结合剂叶酸的logD7.4值为-3.2±0.4。
实施例6∶实施例1(f)和1(p)的化合物的放射性标记
(a)采用67Ga和177Lu
将15μl体积的化合物16和化合物6(1mM)与250μl的乙酸钠缓冲液(0.4M，pH5)和67GaCl3溶液(40MBq,2.7×10-11mol)或177LuCl3溶液(50MBq，对于30nmol化合物，0.7×10- 11mol)混合。在90℃下，温育该混合物30min，然后冷却至室温。加入DTPA溶液(10μl,5mM，pH5)分别络合可能痕量的未反应的67Ga或177Lu。通过HPLC进行质量控制。HPLC系统包括具有可调吸光度检测器和Unispec多通道分析仪γ-检测器的Waters系统，和具有由含水0.05M三乙基铵磷酸盐缓冲液(pH2.25或pH7.5)和甲醇(经30min线性梯度至80%甲醇)组成的洗脱液的Waters XTerraR MS C18(5μm，4.6mm x150mm)。对于体外细胞实验和白蛋白结合测定，通过HPLC分别纯化化合物67Ga-16和67Ga-6或177Lu-16和177Lu-6。对于所有体外实验，经由HPLC纯化放射性化合物。收集放射峰，并用PBS稀释。在N2流下除去MeOH。
(b)采用99mTc(CO)3
在N2气氛下，将在0.9%盐水溶液中的洗脱的[Na][99mTcO4](1ml,2-10GBq)加入到Isolink Kit(4.5mg BC,2.9Borax,7.8mg Na2(CO)3,9mg Na-K-Tartrate)中。将该溶液加热至100℃20min，然后冷却至室温，并使用酸性HCl/磷酸盐缓冲液中和。在西林瓶(penicilline vial)中混合PBS(250μl的1x,pH7.4)、50nmol的化合物FA2、FA4或22和200μl的99mTc(CO)3(H2O)3(约0.8GBq)，并加热至80℃45min。根据上述方案，经由HPLC分析放射性标记的质量。
实施例7∶ 177 Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16的体外稳定性
177Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16在人血浆和PBS中显示比对照化合物更高的稳定性(图1，实心正方形∶在PBS中的177Lu-DOTA-叶酸，实心三角形∶在血浆中的177Lu-DOTA-叶酸，实心圆形∶在PBS中177Lu-DOTA-AB-叶酸，实心菱形∶在血浆中的177Lu-DOTA-AB-叶酸)。在PBS中的对照化合物177Lu-DOTA-叶酸相对快地降解的原因仍然未知。两种放射性叶酸都显示出对KB肿瘤细胞的FR-特异性结合(过表达FR的人宫颈癌细胞系)。两种化合物的吸收都很高且可比较。全部加入的放射性示踪剂/0.5mg细胞蛋白的约75%以稳态结合(在37℃下2小时培养之后)，而在177Lu-DOTA-AB-叶酸的情况下，约30%内在化，在对照化合物的情况下，约15%内在化。
实施例8:在FR-阳性KB-细胞中 177 Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16的细胞吸收和 内在化
测定的辛醇/PBS pH7.4分配系数(logD值)显示高负值(对于177Lu-DOTA-AB-叶酸16，-4.04±0.01，对于177Lu-DOTA-叶酸，-4.44±0.29)。为了测定放射性示踪剂的白蛋白结合级分进行的滤过试验显示177Lu-DOTA-AB-叶酸结合约90%，而对照化合物没有显示出对白蛋白的结合(图2(从左至右)∶第1列(垂直条纹)和第3列(对角线条纹)∶分别为在2h和4h的177Lu-DOTA-叶酸；第2列(水平条纹)和第4列(实心的)∶分别为在2h和4h的177Lu-DOTA-AB-叶酸)。
实施例9:在负载KB-肿瘤的小鼠中 177 Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16的生物分 布研究
在负载KB肿瘤异种移植物的雌性裸鼠中进行体内实验。在分别注射177Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16或对照化合物177Lu-DOTA-叶酸之后的不同时间点，将小鼠处以安乐死。正如预期的，我们发现与对照化合物(在4h和24h p.i，～0.2%ID/g和～0.05ID/g)相比，177Lu-DOTA-AB-叶酸16在血液中的循环时间增加(在4h和24h p.i.，＞4%ID/g和＞1%ID/g)。在注射之后4h，177Lu-DOTA-AB-叶酸16的肿瘤吸收已经非常高(18.12±1.80%ID/g)，并保持一段时间。这为对照化合物获得的吸收(4.98±1.21%ID/g,4h p.i.)的4倍高。相反，在4h和24h p.i.，177Lu-DOTA-AB-叶酸的肾脏吸收仅仅为约30%ID/g，与之比较，对照化合物的值超过70%ID/g。由于白蛋白结合部分，DOTA-叶酸的组织分布可显著地改善，肿瘤与肾脏的比例增加几倍(参见图3∶在注射177Lu-DOTA-AB-叶酸(白色和黑色，从左至右第3列和第4列)和对照化合物177Lu-DOTA-叶酸(斑点和条纹的，从左至右第1列和第2列)之后4h和24h，负载KB肿瘤的小鼠中的生物分布)。图4(A)图示在3h p.i.(左图)和24h p.i.(右图)，在59MBq剂量下，177Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16在KB肿瘤异种移植物(T)和肾脏(K)中的吸收。图4(B)图示在2h p.i.(左图)和48h p.i.(右图)，在58MBq剂量下，161Tb-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16在KB肿瘤异种移植物(T)和肾脏(K)中的吸收。
图5图解了经过一段时间后(19天)在负载KB肿瘤的裸鼠中治疗的功效。在治疗前5天，给小鼠的每个肩部接种4.5Mio KB肿瘤细胞。A组代表在t=0天注射177Lu-放射性标记的DOTA-AB-叶酸16的小鼠。B组代表对照组，即在t=0注射PBS pH7.4的小鼠。图5(A)图示经过一段时间后(x-轴)A组(实心菱形)和B组(实心三角形)的相对肿瘤大小(y-轴)。图5(B)显示在t=17天的结果。
实施例10:在负载KB-肿瘤的小鼠中 18 F-FDG-AB-叶酸34的生物分布研究
在负载KB肿瘤异种移植物的雌性裸鼠中进行体内实验。
经由尾侧静脉给动物注射～3MBq的[18F]FDG-AB-叶酸34。在放射性示踪剂注射之后2h，将动物处死。将器官和组织解剖，并用γ-计数器(Wizard,PerkinElmer)测量。引入的放射性表示为每克组织的注射剂量百分数(%ID)。将生物分布数据概括在表1中。
表1:在注射后2h负载KB肿瘤异种移植物的裸鼠中采用[18F]FDG-AB-叶酸的离体生物分布研究

Claims (35)

1.具有式II的化合物，
其中
X1至X5为N，
R1、R2彼此独立地为-OR5、或-NHR5，其中R5代表H、或C(1-6)烷基，
R3、R4彼此独立地为H、C(1-6)烷基、-OR'、-COR'或卤素取代的-COR′，其中R′代表H或C(1-4)烷基，
L1为共价键或直链或支链的C(1-6)烷基，
L2为共价键或连接基，选自直链或支链的C(1-6)烷基，
L3为共价键或连接基，选自直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR'-、-NR'-CO-、和五元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
L4为共价键或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR′、NHR′、CO2R′或NO2所取代，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
Y1、Y3彼此独立地为O、N或S，
A1、A2、A3彼此独立地为H、封端基团或白蛋白结合剂，
M为基于放射性核素的治疗或诊断部分，
m1、m2彼此独立地为0、1、2或3，
k为0，
r为1，
条件是，A1、A2和A3中的一个是白蛋白结合剂,
所述白蛋白结合剂是具有12-40个碳原子和远端酸性基团的直链或支链的亲脂性基团，选自式III的化合物
其中
Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
S1、S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-12)烷基的间隔基，所述C(1-12)烷基为未取代的或被至少一个CN、Hal、OR'、NHR'、CO2R'、SH、SO3H或NO2取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH＝CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
D1为选自下述的基团：H、卤素、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、C(2-12)炔基、-OR5、-COR5、-COOR5、-NHR5、-CONHR5，其中R5代表H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基或C(2-12)炔基，
D2为-COOH，
并且虚线代表与L1、L2或L4的键。
2.根据权利要求1的化合物，具有式IVa、IVb和IVc
其中
A1为H或封端基团，
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
m1为2和m2为0，或者其中m1为0和m2为2。
3.根据权利要求2的化合物，其中S1和S2彼此独立地为单键或选自直链或支链的C(1-8)烷基的间隔基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被下述基团代替：-O-、-CO-、-COO-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-CH＝CH-，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
4.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中M为基于放射性核素的治疗或诊断部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，M2为任选地与辅基结合的γ-或正电子-发射非金属放射性核素。
5.根据权利要求1-3任一项的化合物，条件是，当A2为白蛋白结合剂时，M为螯合金属放射性核素M1。
6.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中成像部分M为包括金属放射性核素和金属螯合剂的螯合金属放射性核素M1。
7.根据权利要求6的化合物，其中所述金属放射性核素选自99Tc、51Cr、67Ga、68Ga、47Sc、51Cr、167Tm、141Ce、111In、168Yb、175Yb、140La、90Y、88Y、153Sm、166Ho、165Dy、166Dy、62Cu、64Cu、67Cu、97Ru、103Ru、186Re、188Re、203Pb、211Bi、212Bi、213Bi、214Bi、105Rh、109Pd、117mSn、149Pm、161Tb、177Lu、198Au和199Au。
8.根据权利要求7的化合物，其中所述金属螯合剂选自二齿、三齿、或四齿、直链、三足(tripodal)或大环配体。
9.根据权利要求8的化合物，其中所述金属螯合剂选自直链或大环聚氨基羧酸酯螯合剂，选自DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、EHPG、HBED、NOTA、DOTMA、TETMA、PDTA、TTHA、LICAM、MECAM。
10.根据权利要求9的化合物，其中所述金属螯合剂为大环聚氨基羧酸酯。
11.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中所述成像部分M为γ-或正电子-发射非金属放射性核素M2，选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合。
12.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中Y2为O和/或Y2′为N。
13.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中Y1为O或N，和/或Y3为N。
14.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中L3为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R′取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，和选自三唑基或四唑基的五-元氮杂杂环，其中R′代表H或C(1-8)烷基。
15.根据权利要求1-3任一项的化合物，其中L3为基团L3'，其为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR′、NHR′或CO2R′取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，或L3为式(a)、(b)或(c)的基团，
其中
R″为H或直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个CN、Hal或NO2取代，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
16.根据权利要求1的化合物，具有式VI a-e
其中
Y1、Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
R5为H、C(1-12)烷基、C(2-12)链烯基、或C(2-12)炔基，
A1为H或封端基团，
A2为H或封端基团，
M1为与放射成像金属离子复合的直链或大环聚氨基羧酸酯，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
17.根据权利要求16的化合物，其中M1为与放射成像金属离子复合的直链或大环聚氨基羧酸酯，所述直链或大环聚氨基羧酸酯选自DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA。
18.根据权利要求1的化合物，具有式VII a-e
其中
A2为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为成像部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，选自与金属放射性核素离子复合的直链或大环聚氨基羧酸酯，并且其中M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-、-CO-、-CO-O-、-NR′-、-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
19.根据权利要求18的化合物，其中M1选自与金属放射性核素离子复合的DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA。
20.根据权利要求18的化合物，其中M2选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合。
21.根据权利要求1的化合物，具有式VIII a-e
其中
Y1、Y2、Y2′彼此独立地为N、O或S，
A1为H或封端基团，
A3为H或封端基团，
M为成像部分M1或M2，其中M1为螯合金属放射性核素，选自与放射成像金属离子复合的直链或大环聚氨基羧酸酯，并且其中M2为γ-或正电子-发射非金属放射性核素，
L3'为直链或支链的C(1-8)烷基，其为未取代的或被至少一个Hal、OR'、NHR'或CO2R'所取代，并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以独立地被选自下述的基团替代：-O-,-CO-,-CO-O-,-NR′-,-NR′-CO-，其中R′代表H或C(1-8)烷基，
p、q彼此独立地为0、1、2、3、4、5或6。
22.根据权利要求21的化合物，其中M1选自与放射成像金属离子复合的DTPA、DOTA、DO3A、HP-DO3A、EDTA、TETA、NOTA、DOTMA。
23.根据权利要求21的化合物，其中M2选自11C、13N、150、17F、18F、75Br、76Br、77Br、123I、124I、131I，任选地与辅基结合。
24.根据权利要求1至3中任一项的化合物，其中R3为H、C(1-6)烷基或-CO-C(1-4)烷基。
25.根据权利要求1至3中任一项的化合物，其中R4为H、-O-C(1-4)烷基或-CO-C(1-4)烷基。
26.根据权利要求1至3中任一项的化合物，其中R1和R2彼此独立地为-OR5，其中R5为H、C(1-6)烷基。
27.药物组合物，包含至少一种根据权利要求1-26任一项的化合物。
28.根据权利要求1至26中任一项的化合物在制备用于体外或体内对表达叶酸-受体的细胞或细胞群进行诊断成像的试剂中的用途。
29.根据权利要求1至26中任一项的化合物在制备用于方便有效地施用至需要的受试者用于诊断成像的试剂中的用途。
30.根据权利要求1至26中任一项的化合物在制备用于表达叶酸-受体的细胞或细胞群的诊断成像以及获得所述细胞或细胞群的诊断图像的试剂中的用途。
31.根据权利要求30的用途，其中体外或体内对表达叶酸-受体的细胞或细胞群进行诊断成像。
32.根据权利要求1至26中任一项的化合物在制备用于体外检测组织样品中表达叶酸受体的细胞的试剂中的用途，其中采用所述试剂进行的检测包括使所述组织样品与有效量的根据权利要求1至28的任一项的化合物接触并且达到足够的时间和条件，使结合发生并通过PET成像检测此结合。
33.权利要求1到26的任一项的化合物在制备用于诊断成像或监测受试者的试剂中的用途，其中采用所述试剂进行的诊断成像或监测包括如下步骤：(i)施用诊断成像量的至少一种根据权利要求1到28的任一项的化合物，和(ii)使用PET通过检测来自所述至少一种化合物的信号进行诊断成像。
34.权利要求1到26的任一项的化合物在制备用于监测受试者中癌症治疗的试剂中的用途，其中采用所述试剂进行的监测包括如下步骤：(i)施用给有此需要的受试者诊断成像量的至少一种根据权利要求1至28的任一项的化合物与治疗活性剂的组合，和(ii)使用PET通过检测来自所述至少一种化合物的信号进行诊断成像，以跟踪观察癌症治疗过程。
35.权利要求33或34的用途，其中所述试剂与癌症诊断或治疗的任何其它方法组合使用。
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