CN108558939B - 18f-标记的靶向psma的pet成像剂 - Google Patents

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Abstract

权利要求书中所述的马库什式(I)的化合物可用于检测和/或鉴定呈递PSMA的细胞的诊断方法中。还公开了该化合物的制备方法。根据本申请的代表性化合物是：

Description

18F-标记的靶向PSMA的PET成像剂
本申请是申请日为2014年3月14日、申请号为201480021159.X、发明名称为“18F-标记的靶向PSMA的PET成像剂”的专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及对前列腺-特异性膜抗原(PSMA)具有高亲和性和特异性的小分子、该分子的制备方法以及它们用于诊断目的的用途。
背景技术
前列腺-特异性膜抗原(PSMA)独特地过表达于前列腺癌细胞的表面上和多种实体肿瘤新生血管中。因此，PSMA作为用于检测和控制前列腺癌的临床生物标记物已引起注意。通常，这些方法利用了特异性靶向PSMA以指引成像或治疗剂的抗体。例如，ProstaScint(Cytogen，Philadelphia，PA)已被FDA批准用于前列腺癌的检测和成像，其利用抗体递送经螯合的放射性同位素(铟-111)。然而，现在意识到 ProstaScint技术被限制于死细胞的检测，因此其临床相关性是可疑的。
使用抗体的癌症诊断和治疗的成功受限于诸如免疫原性和血管通透性差等挑战。此外，与细胞表面靶结合的大抗体显示了对随后与邻近细胞表面位上的其它抗体结合的障碍，从而导致细胞表面标记的降低。
除了用作递送诊断或治疗剂的抗体细胞表面靶之外，在很大程度上被忽视的PSMA的一项独特性质是其酶活性。即，PSMA能够识别和处理像二肽那么小的分子。尽管存在这样的性质，在新型诊断和治疗策略方面其仍未被开发。近年来有少量文献例子已描述了使用经标记的PSMA的小分子抑制剂在检测前列腺癌细胞中的结果。
在美国专利号RE42,275和8,293,725中已描述了某些氨基磷酸酯 PSMA抑制剂。同时，一种18F-标记的PMSA抑制剂在以下文献中公开：Lapi，S.E.，et al.，J.Nucl.Med.2009，50(12)，2042。包括放射性同位素螯合的类似物在内的其它PSMA抑制剂在WO 2012/174136中公开。
发明内容
本文提供了利用小分子抑制剂的效力和特异性亲和性的诊断化合物以及检测PSMA呈递细胞(诸如，前列腺癌细胞)的方法。所述诊断剂可用于监控和分级(stratify)患者以便用合适的治疗剂治疗。
在一个方面，本发明包括式(I)形式的化合物：
Figure BDA0001608418900000021
或其可药用盐，其中
L是包括诸如式-NH-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-之一的分子部分 (moiety)或式
Figure BDA0001608418900000022
的基团的连接基团，
R1是18F-标记的苯基或吡啶基，其余分子部分如本文下面所定义。
在其它方面，本发明包括式(I)化合物及式(I)化合物的制备方法，以及使用式(I)化合物检测和成像PSMA呈递细胞及包含PSMA呈递细胞的组织的方法。
前文中仅概述了本发明的某些方面，而并非意图限制。在下文中提供了对本发明多个方面和实施方式的更广泛和完整的描述。所有专利、专利申请和公开出版物在此通过引用以其整体并入，但需要说明的是在任何矛盾或不一致的情况中本公开将替代(supersede)或优先于通过引用并入本文的在先专利、专利公开和公开出版物。
附图说明
图1显示了CTT1054的pH 6溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图2显示了CTT1297的pH 6溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图3显示了CTT1297的pH 5溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图4显示了CTT1297的pH 4溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图5显示了CTT1297的pH 3溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图6显示了CTT1297的pH 2溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图7显示了CTT1000的pH 4.5溶液从0到8小时每间隔1小时的31P NMR谱图。
图8显示了在PSMA的胞外域中共晶的CTT1055的X-射线晶体结构。不存在诱导芳烃结合位点。红色表示高氧密度区域，蓝色表示高氮密度区域，绿色表示高氢密度区域。
图9显示了在PSMA的胞外域中共晶的CTT1057的X-射线晶体结构。芳烃结合位点由CTT1057的氟本甲酰胺基团诱导。红色表示高氧密度区域，蓝色表示高氮密度区域，绿色表示高氢密度区域。
图10显示了：A)CTT1057和B)CTT1059在具有CWR22RV1细胞异种移植肿瘤的小鼠模型中的生物分布。
图11显示了CWR22RV1肿瘤异种移植物在注射CTT1056之后2 小时的PET成像扫描。箭头表示肿瘤位置。红色表示放射性标记试剂的高摄取区域，绿色表示中等摄取，蓝色表示低摄取区域。
图12显示了CWR22RV1肿瘤异种移植物在注射CTT1057之后5 小时的PET成像扫描。箭头表示肿瘤位置。红色表示放射性标记试剂的高摄取区域，绿色表示中等摄取，蓝色表示低摄取区域。
图13显示了带有PSMA的A)CTT1056；B)CTT1057；和C) CTT1059的晶体结构。包含Arg511和Trp541残基的芳烃结合片(arene- binding patch)分别标记为“Arg511”和“Trp541”。
图14显示了在对承载有CWR22Rv1和PC3肿瘤异种移植物的雄性裸鼠分别注射A)[18F]CTT1056；B)[18F]CTT1057；和C) [18F]CTT1059之后2小时的3D MicroPET/CT图像。箭头表示肿瘤定位。
图15显示了[18F]CTT1057的离体(ex vivo)生物分布。
具体实施方式
在一个方面，本发明包括式(I)形式的化合物：
Figure BDA0001608418900000041
及其可药用盐，其中
L是包括式-NH-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-的分子部分或式
Figure BDA0001608418900000042
的基团的连接基团，
其中
y是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是1、2、3或4；
每个n独立为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
R1是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被[F]-或[18F]-氟基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代；
每个R2独立为氢或C1-C6烷基；和
每个R独立为氢或保护基团；
条件是当L是式
Figure BDA0001608418900000051
的基团时， m与n的组合得到了3至21个原子的线性连接基团长度。例如，当m 是2且每个n是4时，连接基团的长度为12个原子。如果m是1且n 是10，则连接基团的长度也是12。连接基团长度使用式m·(n+2)计算。因此，3≤m·(n+2)≤21。
在式(I)化合物的某些实施方式中，所述化合物是式(Ia)：
Figure BDA0001608418900000052
及其可药用盐，其中
m、n、R1、R2和R如式(I)的定义。
在一些实施方式中，m是1、2、3或4。在其它实施方式中，m是 1、2或3。优选地，m是1或2。
在一些实施方式中，每个n独立为1、2、3、4、5、6或7。在其它实施方式中，每个n独立为3、4、5或6。在一些实施方式中，每个n是5。
在一些实施方式中，m是1或2，且每个n是5。
在一些实施方式中，m是2、3或4，且对于n可选择2个、3个或4个选项，条件是所得连接基团的线性长度大于或等于4，并且小于或等于20。例如，当m是2，n是3和5时，得到如下结构的连接基团：
Figure BDA0001608418900000053
本文所用的“连接基团”是考虑到后续化学转化中的化学选择性而被引入官能团(例如，磷酸或羧酸)中的基团。这样的基团，尤其是所述和磷酸保护基团，在以下文献中描述：Greene′s Protective Groups in Organic Synthesis，第4版(其相关部分通过引用并入)。
在一些实施方式中，“保护基团”是烷基、烯基或卤代烷基。其包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、烯丙基、三氟甲基或三氟乙基。
在一些实施方式中，“保护基团”是苄基或取代苄基，其包括但不限于三苯基甲基(三苯甲基)、二苯基甲基、邻-硝基苄基、2，4，6-三甲基苄基、对-溴苄基、对-硝基苄基、对-甲氧基苄基(PMB)、2，6-二甲氧基苄基、4-(甲基亚磺酰基)苄基、4-磺酸基苄基、4-叠氮甲氧基苄基和胡椒基。
在式(I)化合物的某些实施方式中，所述化合物是式(Ib)：
Figure BDA0001608418900000061
及其可药用盐。
在式(Ia)化合物的一些实施方式中，m是1，且每个R和R2是氢。在其它实施方式中，m是2，且每个R和R2是氢。
在式(I)、(Ia)和Ib化合物的某些实施方式中，R1选自以下基团(1a)-(1kk)之一：
Figure BDA0001608418900000062
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000063
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000071
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000072
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000073
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000074
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000075
其中R6是-F或-18F；且R7是氢、卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000076
其中R6是-F或-18F。
Figure BDA0001608418900000081
其中R6是-F或-18F。
Figure BDA0001608418900000082
其中R6是-F。
Figure BDA0001608418900000083
其中R6是-F。
Figure BDA0001608418900000091
其中R6是-18F。
Figure BDA0001608418900000092
其中R6是-18F。
Figure BDA0001608418900000093
其中R6是-F或-18F。
Figure BDA0001608418900000094
其中R6是-F或-18F。
Figure BDA0001608418900000101
其中R6是-F或-18F。
Figure BDA0001608418900000102
其中R6是-F。
Figure BDA0001608418900000103
其中R6是-18F。
Figure BDA0001608418900000104
其中R6是-F。
Figure BDA0001608418900000105
其中R6是-18F。
Figure BDA0001608418900000106
Figure BDA0001608418900000111
Figure BDA0001608418900000112
在式(I)、(Ia)和(Ib)化合物的某些实施方式中，m选自以下基团(2a)-(2o)之一：
(2a)1、2、3或4。 (2b)1、2或3。 (2c)1或2。 (2d)1。 (2e)2、3或4。
(2f)1或3。 (2g)2或4。 (2h)1或2。 (2i)2或3。 (2j)3或4。
(2k)1或4。 (2l)1。 (2m)2。 (2n)3。 (2o)4。
在式(I)、(Ia)和(Ib)化合物的某些实施方式中，每个n独立选自以下基团(3a)- (3x)之一：
Figure BDA0001608418900000113
Figure BDA0001608418900000121
在式(I)、(Ia)和(Ib)化合物的某些实施方式中，每个R2独立选自以下基团(4a)- (4v)之一：
(4a)氢或C1-C6烷基。
(4b)氢或甲基、乙基、正-丙基、异-丙基、正-丁基、仲-丁基、异-丁基、叔丁基、正-戊基、异戊基、新戊基或正-己基。
(4c)氢。
(4d)C1-C6烷基。
(4e)甲基、乙基、正-丙基、正-丁基、正-戊基或正-己基。
(4f)异-丙基、仲-丁基、异-丁基、叔丁基、异戊基或新戊基。
(4g)甲基、乙基或正-丙基。
(4h)正-丙基、异-丙基、正-丁基、仲-丁基、异-丁基或叔丁基。
(4i)甲基、乙基或正-丙基。
(4j)甲基或乙基。
(4k)甲基。
(4l)乙基。
(4m)正-丙基。
(4n)异-丙基。
(4o)正-丁基。
(4p)仲-丁基。
(4q)异-丁基。
(4r)叔丁基。
(4s)正-戊基。
(4t)异戊基。
(4u)新戊基。
(4v)正-己基。
在式(I)、(Ia)和(Ib)化合物的某些实施方式中，每个R独立选自以下基团(5a)- (5w)之一：
(5a)氢或保护基团。
(5b)氢。
(5c)保护基团。
(5d)烷基、烯基、卤代烷基、苄基或取代苄基。
(5e)烷基、烯基或卤代烷基。
(5f)苄基或取代苄基。
(5g)甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、烯丙基、三氟甲基或三氟乙基。
(5h)三苯基甲基(三苯甲基)、二苯基甲基、邻-硝基苄基、2，4，6-三甲基苄基、对-溴苄基、对-硝基苄基、对-甲氧基苄基(PMB)、2，6- 二甲氧基苄基、4-(甲基亚磺酰基)苄基、4-磺酸基苄基、4-叠氮甲氧基苄基或胡椒基。
(5i)甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基或苄基。
(5j)邻-硝基苄基、2，4，6-三甲基苄基、对-溴苄基、对-硝基苄基、对- 甲氧基苄基(PMB)或2，6-二甲氧基苄基。
(5k)甲基。
(5l)乙基。
(5m)丙基。
(5n)异丙基。
(5o)邻-硝基苄基。
(5p)2，4，6-三甲基苄基。
(5q)对-溴苄基。
(5r)对-硝基苄基。
(5s)对-甲氧基苄基(PMB)。
(5t)2，6-二甲氧基苄基。
(5u)叔丁基或苄基。
(5v)叔丁基。
(5w)苄基。
根据本发明这一方面的化合物的种类还包括如下那些：其中R1是 (1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x) 中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)- (5w)中任一个。代表性但非排他性的例子在以下段落中描述。
根据本发明这一方面的具体实施方式包括如以下每排(rows)中所定义的式(I)化合物，其中每个条目(each entry)是如上所定义的基团编号(例如，(4k)表示R2是甲基)，且短横线“-”表示变量如式(I)的定义或根据上面任何适用的变量定义(例如，当R1栏中的单元(cell)为“-”时， R1可如式(I)或定义(1a)-(1kk)中任一个的定义)。
Figure BDA0001608418900000141
Figure BDA0001608418900000151
Figure BDA0001608418900000161
结构式(I)、(Ia)和(Ib)的化合物具有三个手性中心。因此，在本发明的另一方面，本发明分别包括式(I*)、(Ia*)或(Ib*)的式(I)、(Ia)和(Ib) 化合物：
Figure BDA0001608418900000162
及其可药用盐，其中R1、m、n、R2和R根据上面所述任一个实施方式中对于式(I)、(Ia)和(Ib)的定义，且手性中心1*、2*和3*中的1个、 2个或3个不是外消旋的。即，例如，根据这一方面的化合物具有如下结构式(I*)、(Ia*)或(Ib*)：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a) -(2u)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a) -(4v)中任一个，每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，而且1*、2*和3* 中的1个、2个或3个是对映体过量的(enantiomerically enriched)(在本文中定义为具有＞50％的R或S立体化学)或对映体纯的(在本文中定义为具有大于90、91、92、93、94、95、96、97、98或99％的R或S立体化学)。
在结构(I*)、(Ia*)和(Ib*)中1*、2*和3*是独立具有S或R立体构型的手性中心。因此，根据这一方面的化合物包括具有以下立体构型组合的那些及其混合物：
Figure BDA0001608418900000181
在式(I*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物是式(Ic)：
Figure BDA0001608418900000191
及其可药用盐。
在式(Ia*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物是式(Id)：
Figure BDA0001608418900000192
及其可药用盐。
在另一个实施方式中，式(I)化合物是
Figure BDA0001608418900000193
Figure BDA0001608418900000201
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在另一个实施方式中，式(I)化合物是
Figure BDA0001608418900000202
Figure BDA0001608418900000211
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在另一方面，本发明包括式(II)化合物：
Figure BDA0001608418900000212
或其可药用盐，其中L、R2和R的定义如上文对式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a) -(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为 (5a)-(5w)中任一个。
在某些实施方式中，式(II)化合物是式(IIa)：
Figure BDA0001608418900000221
或其可药用盐，其中m、n、R2和R的定义如上文中对式(I)化合物的定义。
在某些实施方式中，式(II)化合物是式(IIb)：
Figure BDA0001608418900000222
或其可药用盐，其中m、n、R2和R的定义如上文中对式(II)的定义。
在式(IIb)化合物的一些实施方式中，m是1，且每个R和R2是氢。在其它实施方式中，m是2，且每个R和R2是氢。
根据本发明这一方面的化合物的种类还包括以下那些：其中m是 (2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，R2是(4a)-(4v) 中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个。代表性但非排他性的例子在以下段落中描述。
根据本发明这一方面的具体实施方式包括如以下每排中所定义的式(II)化合物：其中每个条目是如上所定义的基团编号(例如，(4k)表示 R2是甲基)，短横线“-”表示变量如式(II)的定义或者根据前述任何适用的变量定义所定义(例如，当m栏中的单元是“-”时，m可如式(II)或定义(2a)-(2o)中任一个的定义)。
Figure BDA0001608418900000231
Figure BDA0001608418900000241
在式(II)、(IIa)和(IIb)化合物的具体实施方式中，所述化合物可为式(II*)、(IIa*)或(IIb*)：
Figure BDA0001608418900000242
及其可药用盐，其中m、n、R2和R如根据前述式(II)、(IIa)和(IIb)的实施方式中任一个的定义，且1*、2*和3*的立体构造如上文中对式 (I*)、(Ia*)和(Ib*)化合物的定义。
在式(IIa*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物可为式(IIc)：
Figure BDA0001608418900000251
及其可药用盐。
在式(IIb*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物可为式(IId)：
Figure BDA0001608418900000252
及其可药用盐。
在另一个实施方式中，式(II)化合物是
Figure BDA0001608418900000253
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在另一个实施方式中，式(II)化合物是
Figure BDA0001608418900000261
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在另一方面，本发明包括式(III)形式的化合物：
Figure BDA0001608418900000262
及其可药用盐，其中L、R2和R的定义如上文中对式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a) -(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为 (5a)-(5w)中任一个。R3是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被离去基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代。
本文所用的“离去基团”是能够在本领域技术人员所熟悉的SNAr条件下从苯基或吡啶基环上移离(displaced)的化学个体。例如，参见 March，J.，Advanced OrganicChemistry，4th Ed.(1992)，第642-644页，其在此通过引用以其整体并入。离去基团包括但不限于硝基、三甲基甲锡烷基、苯并三唑-1-基氧基、卤素(例如，氯、溴、碘)、C1-C10烷基磺酸根(例如，甲磺酸根(CH3S(O)2O-))、C1-C10卤代烷基磺酸根(例如，三氟甲磺酸根(CF3S(O)2O-)、全氟丁磺酸根(CF3CF2CF2CF2S(O)2O-))或苯基磺酸根(例如，苯磺酸根)，其中所述苯基任选被1、2或3个各自独立为卤素或C1-C4烷基的基团取代(例如，2，4，6-三甲基苯磺酸根或2，4，6-三异丙基苯磺酸根)。“离去基团”也可为式-N(Rx)(Ry)(Rz)]+[X]-的铵盐，其中Rx、Ry和Rz独立为氢或烷基(例如，甲基、乙基、丙基)，且X是强酸的共轭碱。X的选项包括但不限于卤素(例如，氯、溴、碘)、C1-C10烷基磺酸根(例如，甲磺酸根(CH3S(O)2O-))、C1-C10卤代烷基磺酸根(例如，三氟甲磺酸根(CF3S(O)2O-)、全氟丁磺酸根 (CF3CF2CF2CF2S(O)2O-))或苯基磺酸根(例如，苯磺酸根)，其中所述苯基任选被1、2或3个各自独立为卤素或C1-C4烷基的基团取代(例如， 2，4，6-三甲基苯磺酸根或2，4，6-三异丙基苯磺酸根)。“三烷基铵盐”是其中Rx、Ry和Rz非氢的铵盐，且X如上文定义。“三甲基铵盐”是其中 Rx、Ry和Rz为甲基的三烷基铵盐，且X如上文定义。
在前述式(III)的实施方式中任一个的实施方式中，所述离去基团是卤素(例如，氯)或三烷基铵(例如，三甲基铵)。
在式(III)化合物的某些实施方式中，所述化合物是式(IIIa)：
Figure BDA0001608418900000271
或其可药用盐，其中m、n、R2和R的定义如上文中对式(I)化合物的定义。
在式(III)化合物的某些实施方式中，所述化合物是式(IIIb)：
Figure BDA0001608418900000272
及其可药用盐。
在式(IIIb)化合物的一些实施方式中，m是1，且每个R和R2是氢。在其它实施方式中，m是2，且每个R和R2是氢。
在式(III)、(IIIa)和(IIIb)化合物的某些实施方式中，R3选自以下基团(6a)- (6ss)之一：
Figure BDA0001608418900000281
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000282
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000283
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000284
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000285
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000286
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000291
其中R6是离去基团；且R7是卤素、氰基或硝基。
Figure BDA0001608418900000292
其中R6是离去基团。
Figure BDA0001608418900000293
其中R6是离去基团。
Figure BDA0001608418900000301
其中R6是卤素。
Figure BDA0001608418900000302
其中R6是氯。
Figure BDA0001608418900000303
其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000311
其中R6是三甲基铵盐。
Figure BDA0001608418900000312
其中R6是卤素。
Figure BDA0001608418900000313
其中R6是氯。
Figure BDA0001608418900000321
其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000322
其中R6是三甲基铵盐。
Figure BDA0001608418900000323
其中R6是卤素。
Figure BDA0001608418900000331
其中R6是卤素。
Figure BDA0001608418900000332
其中R6是氯。
Figure BDA0001608418900000333
其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000334
其中R6是氯。
Figure BDA0001608418900000335
其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000336
其中R6是三甲基铵。
Figure BDA0001608418900000341
其中R6是三甲基铵。
Figure BDA0001608418900000351
其中R6是离去基团。 其中R6是氯。
Figure BDA0001608418900000352
其中R6是卤素。 其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000353
其中R6是氯。 其中R6是三甲基铵。
Figure BDA0001608418900000354
其中R6是三烷基铵盐。
Figure BDA0001608418900000355
其中R6是三甲基铵。
Figure BDA0001608418900000356
其中R6是离去基团。
Figure BDA0001608418900000357
其中R6是卤素。
Figure BDA0001608418900000361
根据本发明这一方面的化合物种类还包括以下那些：其中R3是 (6a)-(6ss)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x) 中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)- (5w)中任一个。代表性但非排他性的例子在以下段落中描述。
根据本发明这一方面的具体实施方式包括如以下每栏中所定义的式(III)化合物，其中每个条目是如上所定义的基团编号(例如，(4k)表示R2是甲基)，短横线“-”表示变量如式(III)的定义或根据前述任何适用的变量定义所定义(例如，当R3栏中的单元为“-”时，R3可如式(III) 或或定义(6a)-(6ss)中任一个的定义)。
Figure BDA0001608418900000371
Figure BDA0001608418900000381
Figure BDA0001608418900000391
在式(III)、(IIIa)和(IIIb)化合物的具体实施方式中，所述化合物可为式(III*)、(IIIa*)或(IIIb*)：
Figure BDA0001608418900000392
Figure BDA0001608418900000401
及其可药用盐，其中R3、m、n、R2和R如根据前述式(III)、(IIIa)和 (IIIb)的实施方式中任一个的定义，且1*、2*和3*的立体构型如上文中式(I*)、(Ia*)和(Ib*)化合物的定义。
在式(IIIa*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物可为式(IIIc)：
Figure BDA0001608418900000402
及其可药用盐。
在式(IIIb*)化合物的前述实施方式中任一个的实施方式中，所述化合物可为式(IIId)：
Figure BDA0001608418900000403
及其可药用盐。
在另一个实施方式中，式(III)化合物是
Figure BDA0001608418900000411
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在另一个实施方式中，式(III)化合物是：
Figure BDA0001608418900000421
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
式(I)化合物可通过如下方法制备，所述方法包括：将式(III)化合物与氟化物或放射性氟化物源接触：
Figure BDA0001608418900000431
或其可药用盐，其中
L、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，且R3是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被离去基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代，所述化合物包括其中R3是(6a)-(6ss)中任一个的化合物。
在一个实施方式中，放射性氟化物源是Na18F、K18F、Cs18F、四 (C1-C6)烷基18F氟化铵或四(C1-C6)烷基18F氟化鏻。在另一个实施方式中，氟化物源是NaF、KF、CsF、四(C1-C6)烷基氟化铵或四(C1-C6)烷基氟化鏻。
在其它实施方式中，碱与氟化物源或放射性氟化物源组合使用。合适的碱包括但不限于碳酸钾、碳酸氢钾、草酸钾、磺酸钾、叔烷氧基钾、碳酸铯、碳酸氢铯、四丁基氢氧化铵(TBAOH)、四丁基碳酸氢铵(TBAHCO3)和四丁基甲磺酸铵(TBAOMs)。
为提高氟化物的反应性，可添加诸如氨基聚醚或冠醚(例如， 4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂二环[8，8，8]廿六烷(Kryptofix 2.2.2； K222)的相转移催化剂，并且使反应在非质子溶剂中进行。
用氟化物或放射性氟化物阴离子处理可在合适的有机溶剂中于非极端温度(例如，15℃至180℃)，优选于室温至升高温度(诸如20℃至 150℃；或20℃至120℃；或20℃至100℃；20℃至70℃)进行，所述合适的有机溶剂诸如乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃、二氧六环、1，2-二甲氧基乙烷、乙醇、甲醇、异-丙醇、正-丁醇、叔-丁醇、戊醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、苯、二氯苯、二氯甲烷、二甲苯或其混合物。反应溶液可使用微波辐射加热约1分钟至约1小时；例如，约5至15分钟。
在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是碳酸铯或四丁基碳酸氢铵。在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是碳酸铯。在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是四丁基碳酸氢铵.
在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是温度为约50至70℃的碳酸铯或四丁基碳酸氢铵。在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是约50至70℃的碳酸铯。在一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是约50 至70℃的四丁基碳酸氢铵。
在另一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是四丁基氢氧化铵。在另一个实施方式中，与氟化物或放射性氟化物源组合使用的碱是温度为约90℃至110℃(例如，100℃)的四丁基氢氧化铵，其中所述温度保持约5分钟至约15分钟(例如，约10分钟)。
在反应之后，可通过任何合适的方式从氟化物标记或放射性氟化物标记的化合物的溶液中去除过量的氟化物或放射性氟化物阴离子，例如通过蒸馏，色谱(诸如通过硅胶和C-18反相色谱)，或者可选地通过离子交换色谱或固相吸附剂(例如通过阴离子交换树脂或季烷基化氨基树脂)。
阴离子交换树脂是包含阳离子基团(通常是被质子化以得到铵盐或季烷基化氨基的氨基基团)的树脂，其吸引并保留存在于所述树脂周围的溶液中的阴离子。
树脂是不溶于大多数有机溶剂、水溶液及其混合物的有机聚合物或官能化二氧化硅。
季烷基化氨基树脂是用一个或多个氨基基团官能化的树脂，且这些基团独立被三个烷基或烷基芳基基团或其混合物取代以便得到铵盐 (N+R1R2R3R4)，其中R1是所述树脂。R2、R3和R4可为甲基、乙基、丙基、丁基、苄基、乙苯基。
例如，可使用允许俘获18F氟化物的树脂或固体，诸如QMA或 PS-30盒(cartridge)。在其它例子中，也可使用在SepPakTM盒(Waters Corp.，Milford，MA；例如，C18Silica，FlorisilTM，或Alumina A，B，N chemistries)上进行色谱，正如本领域技术人员所熟悉的那样。合适的离子交换树脂包括BIO-RAD AG 1-X8或Waters QMA，且合适的固相吸附剂包括氧化铝。
在一些实施方式中，式(Ia)化合物：
Figure BDA0001608418900000451
或其可药用盐可通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(IIIa)化合物：
Figure BDA0001608418900000452
或其可药用盐与本文所述的氟化物或放射性氟化物源接触。
在一些实施方式中，式(Ib)化合物：
Figure BDA0001608418900000453
或其可药用盐可通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(IIIb)化合物：
Figure BDA0001608418900000461
或其可药用盐与本文所述的氟化物或放射性氟化物源接触。
在一些实施方式中，所述方法用于制备式(Ib)化合物，其中m是 1，且每个R和R2是氢，所述方法包括：将式(IIIb)化合物(其中m是 1，且每个R和R2是氢)与本文所述的氟化物或放射性氟化物源接触。在其它实施方式中，m是2，且每个R和R2是氢。
在另一方面，本发明包括化合物，所述化合物为：
Figure BDA0001608418900000462
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
式(I)化合物通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(II)化合物
Figure BDA0001608418900000471
或其可药用盐，其中L、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R2是(4a)-(4v)中任一个，且R是(5a)-(5w) 中任一个；
与式(IV)化合物接触：
Figure BDA0001608418900000472
其中R5是R1，其中R1是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被[F]- 或[18F]-氟基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基或基团(1a)-(1ii) 中任一个的第二基团取代。
在一些实施方式中，式(Ia)化合物通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(IIa)化合物
Figure BDA0001608418900000473
或其可药用盐，其中n、m、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个；
与式(IV)化合物接触。
在一些实施方式中，式(Ib)化合物通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(IIb)化合物
Figure BDA0001608418900000481
或其可药用盐，其中m、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中m是(2a)-(2o)中任一个，每个R2独立为 (4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个；
与式(IV)化合物接触。
式(I)化合物(其中至少一个R是氢)通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(I)化合物
Figure BDA0001608418900000482
其可药用盐，其中
R1、m、n、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，其中至少一个R是保护基团，
在适合去除至少一个保护基团的条件下去保护。
正如本领域技术人员所清楚的那样，前文中保护基团的去除导致形成相应的其中R是氢的化合物或其盐(例如，其中至少一个R是氢的式(I)化合物)。
当R是叔丁基基团时，所述方法可保持在无水条件下以防止化合物降解，因为氨基磷酸酯分子部分被认为在水性酸性介质中是不稳定的。在不同的实施方式中，以下每个去保护条件可用于去除叔丁基基团：
i)将化合物与选自以下的酸接触：三氟乙酸、盐酸、甲酸、冰乙酸、氯乙酸及其混合物；
ii)将化合物与酸(如(i)中的选择)在选自以下的溶剂中接触：二乙醚、乙酸乙酯、二氧六环、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、叔-丁醇、甘醇二甲醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃及其混合物；
iii)将化合物与净酸接触；
iv)将前述任何化合物与前述任一种接触并添加清除剂，诸如但不限于三乙基甲硅烷(TES)；
v)将化合物于室温(例如，25℃)至180℃的温度在如前所述任一个中接触；
vi)将化合物在如前所述任一个中接触，同时应用微波加热；
vii)将化合物与碱接触，诸如但不限于NaOH；
viii)将化合物在如前所述中任一个接触，其中使反应进行约15秒到15分钟的时间；
ix)将化合物与三甲基甲硅烷基碘(TMS-I，可有三甲基甲硅烷氯和碘化钠原位形成)接触；
x)将化合物与三甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯(TMSOTf)和三乙胺(TEA)接触；
xi)将化合物与喹啉于升高温度(例如，大于150℃，诸如， 180℃)接触；或
xii)将化合物与LiI在乙酸乙酯中接触。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸接触。在某些其它实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸接触。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸在约室温(例如， 25℃)至100℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸在约室温(例如，25℃)至75℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸在约35℃至75℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸在约40℃至60℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与甲酸在约 45℃至55℃的温度接触。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸于约室温(例如，25℃)至100℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸在约室温(例如，25℃)至75℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸在约35℃至75℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸在约40℃至60℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与净甲酸在约45℃至55℃的温度接触。
在前述使用甲酸或净甲酸的实施方式中的任一个中，化合物可在所需温度(例如，约45℃至55℃)加热约15秒至15分钟的时间。在某些实施方式中，加热为约15秒至10分钟；或15秒至8分钟；或1分钟至8分钟；或2分钟至8分钟；或3分钟至8分钟；或4分钟至6分钟；或约5分钟。在加热化合物的所需时间结束后，可通过本领域技术人员熟悉的方法从反应混合物去除任何溶剂和/或酸，诸如，真空去除或通过将反应混合物用惰性气体(诸如Ar、He或N2)净化。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸接触。在某些其它实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸在溶剂中接触。在某些实施方式中，所述溶剂是1，2-二氯乙烷。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和清除剂接触，诸如三乙基甲硅烷。在某些其它实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和三乙基甲硅烷在溶剂中接触。在某些实施方式中，所述溶剂是1，2-二氯乙烷。
在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和三乙基甲硅烷在1，2-二氯乙烷中于约室温(例如，25℃)至150℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和三乙基甲硅烷在1，2-二氯乙烷于约50℃至150℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和三乙基甲硅烷在1，2-二氯乙烷中于约75℃至125℃的温度接触。在某些实施方式中，所述条件包括将化合物与三氟乙酸和三乙基甲硅烷在1，2-二氯乙烷中于约90℃至 110℃的温度接触。
在前述使用三氟乙酸和任选的三乙基甲硅烷的实施方式中的任一个中，化合物可在所需温度(例如，约90℃至10℃)加热约15秒至15 分钟的时间。在某些实施方式中，加热为约1分钟至15分钟；或约1 分钟至12分钟；或5分钟至15分钟；或5分钟至12分钟；或7分钟至12分钟；或9分钟至11分钟；或约10分钟。在加热化合物的所需时间结束后，可通过本领域技术人员熟悉的方法从反应混合物去除任何溶剂和/或酸，诸如真空去除或通过用惰性气体(诸如Ar或N2)净化反应混合物。
在某些实施方式中，每个R是任选取代的苄基基团。在某些其它实施方式中，每个R是苄基基团。在其它实施方式中，每个R是取代的苄基基团。
当R是任选取代的苄基基团(例如，未取代的苄基)时，合适的去保护条件包括但不限于氢解条件(例如，H2和Pd/C)或者使用甲酸铵和 Pd/C的催化氢转移。正如本领域技术人员所熟悉的，可使用其它氢化催化剂。
在某些实施方式中，可使用替代性氢源，包括但不限于甲酸铵、甲酸钠或甲酸与三乙胺。在某些实施方式中，氢源是甲酸铵。
氢化可在合适的溶剂中发生，所述溶剂选自但不限于乙醇、四氢呋喃、水或磷酸盐缓冲的盐水或其混合物。
例如，在某些实施方式中，去保护可在其中Pd/C催化剂位于层中或分布在惰性材料中的盒中开始(setup)，随后将溶解在溶剂(诸如乙醇) 中的卤化或放射性标记的样品(例如，包含-F或-18F)进一步溶解在甲酸铵中并使其冲洗通过所述盒以得到去保护的材料而无需进一步纯化。
在前述使用Pd/C作为去保护催化剂的实施方式中的任一个中，可使用5-10wt％Pd/C。在某些实施方式中，使用10wt％Pd/C。可使用相对于要被去保护的化合物为约0.01至约0.40摩尔当量的Pd/C。在某些实施方式中，使用约0.01至约0.30摩尔当量。在其它实施方式中，使用约0.01至约0.20摩尔当量；或0.01至约0.10摩尔当量；约0.05 至约0.40摩尔当量；或约0.05至约0.30摩尔当量；或约0.05至约0.20 摩尔当量；或0.01至约0.2摩尔当量；或约0.05至约0.10摩尔当量；或约0.075至约0.40摩尔当量；或约0.075至约0.30摩尔当量；或约 0.075至约0.20摩尔当量；或约0.075至约0.10摩尔当量。
此外，在前述使用Pd/C作为催化剂的实施方式中的任一个中，在去保护步骤中从化合物去除少于约20％的18F标记。即，在去除苄基基团时，反应步骤的产率大于约80％。
在其它实施方式中，在去保护步骤中从化合物去除少于约10％的18F标记(大于约90％产率)。在其它实施方式中，在去保护步骤中从化合物去除少于约5％的18F标记(大于约95％产率)。在其它实施方式中，在去保护步骤中从化合物去除少于约3％的18F标记(大于约97％产率)。在其它实施方式中，在去保护步骤中从化合物去除少于约2％的18F标记(大于约98％产率)。在其它实施方式中，在去保护步骤中从化合物去除少于约1％的18F标记(大于约99％产率)。在其它实施方式中，在去保护步骤中基本没有18F标记从化合物被去除(基本定量产率)。
在其它实施方式中，去保护可在少于约30分钟内完成。例如，去保护步骤可在少于约20分钟或约15分钟或约10分钟内完成。在仍然其它的实施方式中，去保护可在约1分钟至约30分钟；或约1分钟至约20分钟；或约1分钟至约15分钟；或约1分钟至约10分钟；或约 5分钟至约30分钟；或约5分钟至约20分钟；或约5分钟至约15分钟；或约5分钟至约10分钟内完成。
在一些实施方式中，式(Ia)化合物：
Figure BDA0001608418900000531
或其可药用盐，其中
R1、m、n、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，其中至少一个R是氢，通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(Ia)化合物或其可药用盐，其中
R1、m、n、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个n独立为(3a)-(3x)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，其中至少一个R是保护基团；
在适合去除至少一个保护基团的条件下去保护。
在一些实施方式中，式(Ib)化合物：
Figure BDA0001608418900000532
或其可药用盐，其中
R1、m、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，其中至少一个R是氢，通过如下方法制备，所述方法包括：
将式(Ib)化合物或其可药用盐，其中
R1、m、R2和R的定义如上文中式(I)化合物的定义，并且包括如下化合物：其中R1是(1a)-(1kk)中任一个，m是(2a)-(2o)中任一个，每个R2独立为(4a)-(4v)中任一个，且每个R独立为(5a)-(5w)中任一个，其中至少一个R是保护基团；
在适合去除至少一个保护基团的条件下去保护。
在一些实施方式中，所述方法用于制备式(Ib)化合物，其中m是 1，且每个R和R2是氢。在其它实施方式中，m是2，且每个R和R2是氢。
在具体实施方式中，所述化合物是：
Figure BDA0001608418900000541
Figure BDA0001608418900000551
及其其它可药用盐，诸如，例如，钠盐。
在上面所述的方面和实施方式中的每一个中，当L是式
Figure BDA0001608418900000552
的基团时，
本发明还包括该实施方式的类似物，其中L是包括式-NH- CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-的分子部分的连接基团，y是1、2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11或12。
在在上面所述的方面和实施方式中每一个中，当L是式
Figure BDA0001608418900000553
的基团时，
本发明还包括该实施方式的类似物，其中在m个单体中的每个中，n 个碳原子之一任选被1，4-亚苯基分子部分所替代，诸如，例如且没有限制地，
Figure BDA0001608418900000554
在上面所述的方面和实施方式中每一个中，当L是式
Figure BDA0001608418900000561
的基团时，
本发明还包括该实施方式的类似物，其中L是连接基团，其中在m个单体中的一个到所有中，被式-NH(-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-)的分子部分所替代，其中y是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12，条件是链的线性长度少于40个原子。在这些实施方式中，每个如下分子部分
Figure BDA0001608418900000562
中的n个碳原子之一任选被1，4-亚苯基分子部分所替代，如上文所述的。因此，例如，如果存在两个这样的部分，其一或其二可具有用1，4-亚苯基分子部分所替代的碳原子。
为确定线性链长，每个1，4-亚苯基分子部分计为4个原子。
为避免混淆，“链的线性长度”是指链中的原子数目，并且通过以下例子进一步限定。例如，下式的连接基团L
Figure BDA0001608418900000563
其中m是2且每个n是6，线性链长是16个原子。作为另一个例子，下式的连接基团L
Figure BDA0001608418900000564
其中m是3，m个单体之一是式-NH(-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-)的分子部分，其中y是2，并且在m个单体中的其它单体中，一个n是6，且一个n是4，(例如，-((N(R2)-(CH2)6-C(O)-N(R2)-(CH2)4-C(O)-NR2- CH2CH2-(OCH2CH2-)2-C(O))-，其具有24个原子的线性长度。同时，作为另一个例子，下式的连接基团L
Figure BDA0001608418900000571
其中m是3，m个单体之一的n个碳原子是式(-CH2CH2-(OCH2CH2-)y) (其中y是2)的分子部分，在m个单体中的其它单体中，一个n是4，且另一个n是6，其中碳原子之一被1，4-亚苯基分子部分取代(例如，- ((N(R2)-(CH2)4-C(O))-(N(R2)-(CH2)5-(C6H6)-C(O)-NR2-CH2CH2-(OCH2CH2-)2-C(O))-)，其线性链长是27个原子。
在本发明的另一个方面，所有前述实施方式中的化合物中的L是式-X-Y-X-、-X-Z-X-、-X-Z-Y-、-X-X-X-、-Y-Y-Y-、-Z-Z-Z-或Y-Z-Y 的连接基团；
其中X是下式的分子部分：
Figure BDA0001608418900000572
其中
m是1、2、3或4；和
每个n独立为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；和
Y是式-CH2CH2-(OCH2CH2-)y的分子部分，其中
y是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；和
Z是下式的分子部分
Figure BDA0001608418900000573
标准和常规方法可用于制备带有前述连接基团的化合物。
PSMA抑制剂的直接18F标记的优点
本文实施例中所述的化合物包括经由下式的连接基团：
Figure BDA0001608418900000574
与母体氨基磷酸酯结构(PMSA抑制剂或其片段)相连的放射性标记的侧基，其中所述连接基团通过酰胺键与侧基相连。尽管可在文献中找到作为氟化物取代(18F或19F)的底物的单独(而非通过酰胺结合的连接基团与母体氨基磷酸酯结构相连)的这种侧基的结构的例子，几乎没有例子具有通过如下的连接基团连接氨基甲酸酯与侧基的连接基团，所述连接基团通过酰胺键连接到侧基上。仅具有侧基或没有酰胺结合的连接基团的氟化物的反应性不能使人们预测是否能得到与在侧基上存在酰胺结合的连接基团时相同的结果。实际上，我们发现在一些情况中，先前有关仅带有侧基的氟化物反应的文献与当该侧基通过酰胺键连接到模型肽模拟物上时的我们的结果无关。
PSMA抑制剂上的保护基团(诸如苄基和叔-丁基基团)可在将放射性标记(18F)加入到侧基上之后的晚些时候去除。此外，一旦已将放射性标记加入到与PSMA抑制剂前体相连的侧基上，最终的去保护步骤可在单个步骤中个去除PSMA抑制剂上的所有保护基团(例如，叔-丁基或苄基酯)。
对于作为PET标记性探针的最大效用，(1)去保护反应优选是迅速的，例如，在侧基上放射性同位素的半衰期(例如，18F的t1/2≈110min) 的一部分内发生；和(2)去保护的条件应不会导致侧基上放射性标记的流失。
本文的化合物可，例如，使用催化氢转移来去保护。使用H2气和 Pd/C的常规氢解已知会导致芳环上的去卤作用。事实上我们已在模型化合物上被F取代的侧基上观察到这点。然而，我们已发现了如下的氢转移的条件：其中去氟被最小化，且反应在20分钟内完成，并且可短至6分钟同时没有F的流失。
可通过控制去保护步骤中所用的催化剂(Pd/C)量来最小化和/或避免去氟作用。在模型试验中，
Figure BDA0001608418900000581
使用谷氨酸二苄基酯的氟-烟酰胺衍生物，我们发现用0.1摩尔当量的 Pd(使用10％Pd/C)，苄基基团在10分钟内被去保护且不能观察到去氟作用。然而，使用0.4当量的Pd，苄基酯的去保护在3分钟内完成，但观察到10％的去氟作用。
这样的优化产率允许使用更少的每种起始材料(即，具有离去基团的PSMA抑制剂)和18F阴离子源，同时仍提供高产率的最终的放射性标记产物。
通过利用本文所述方法，与使用F-18标记的N-琥珀酰亚胺基苯甲酸酯(SFB)的方法(如Lapi，S.E.，et al.，J.Nucl.Med.2009，50(12)，2042 中所述)相比，在标记后所涉及的时间和化学及色谱标记的N-步骤可通过一个步骤被缩短。
成像方法
在另一方面，本发明包括检测和/或鉴定呈递PSMA的细胞的方法，包括：将疑似呈递PSMA的细胞与如上所述的化合物或包含该化合物的组合物相接触。
在一个实施方式中，所述方法适合于PSMA抑制剂的成像研究，例如，通过研究非放射性标记的抑制剂的竞争性结合。
在仍然另一个实施方式中，所述方法适合于癌症、肿瘤或新生物 (neoplasm)的成像。在进一步的实施方式中，所述癌症选自眼睛或眼部癌症、直肠癌、结肠癌、宫颈癌、前列腺癌、乳腺癌和膀胱癌、口腔癌、良性和恶性肿瘤、胃癌、肝癌、胰腺癌、肺癌、子宫癌、卵巢癌、前列腺癌、睾丸癌、肾癌、脑癌(例如，神经胶质瘤)、喉癌、皮肤黑色素瘤、急性淋巴细胞白血病、急性骨髓性白血病、尤因氏肉瘤、卡波济氏肉瘤、基底细胞癌和鳞状细胞癌、小细胞肺癌、绒毛膜癌、横纹肌肉瘤、血管肉瘤、血管内皮瘤、肾母细胞瘤、成神经细胞瘤、口咽癌、食道癌、喉癌、淋巴瘤、多发性神经纤维瘤、结节性硬化症、血管瘤和淋巴管新生。
所述方法适合于其中涉及PSMA的任何生理学过程或特征的成像。典型地，成像方法适合于鉴定表达高浓度PSMA的组织区域或靶点 (target)。典型的应用包括以下的成像：谷氨酸能神经传递、突触前谷氨酸能神经传递、表达PSMA的恶性肿瘤或癌症、前列腺癌(包括转移性前列腺癌)和血管新生。基本所有实体肿瘤都在新血管系统中表达 PSMA。因此，本发明的方法可用于成像近乎所有实体肿瘤，包括肺、肾细胞、成胶质细胞瘤、胰腺、膀胱、肉瘤、血管肉瘤黑色素瘤、乳腺、结肠、生殖细胞、嗜铬细胞瘤、食道和胃。还有，某些良性肿瘤(besign lesions)和组织(包括子宫内膜、神经鞘瘤和巴雷斯特食道症 (Barrett′sesophagus))可根据本发明的方法成像。
在某些实施方式中，放射性标记的化合物通过正电子成像术(PET) 检测。
在某些其它实施方式中，放射性标记的化合物通过正电子成像术- 计算机断层扫描(PET/CT)检测。
在一个实施方式中，所述方法的受试对象可以为人、大鼠、小鼠、猫、狗、马、绵羊、奶牛(cow)、猴、禽类或两栖动物。在另一个实施方式中，细胞在体内或体外。在某些实施方式中，要成像或检测的细胞在体内。
可施用以本文所述化合物的典型的受试对象将是哺乳动物，特别是灵长类动物，尤其是人。对于兽医学用途，很多种受试对象将是合适的，例如，家畜，诸如牛(cattle)、绵羊、山羊、奶牛(cow)、猪等；家禽，诸如鸡、鸭、鹅、火鸡等；以及驯化动物，特别是宠物，诸如狗和猫。对于诊断或研究用途，很多种哺乳动物将是合适的受试对象，包括啮齿类动物(例如，小鼠、大鼠、仓鼠)、兔、灵长类动物和猪，诸如近亲繁殖的猪(inbred pigs)等。另外，对于体外应用，诸如体外诊断和研究应用，上述受试对象的体液和细胞样品将是适用的，诸如哺乳动物，特别是灵长类动物，诸如人、血、尿或组织样品，或者所提及用于兽医学用途的动物的血、尿或组织样品。
在某些实施方式中，可提供试剂盒，其包含约1至约30mCi的上面所述的放射性同位素标记的成像剂与可药用载体的组合。所述成像剂和载体可以溶液或冻干形式提供。当试剂盒的成像剂和载体为冻干形式时，所述试剂盒可任选包含无菌的生理学可接受的重建介质，诸如水、盐水、缓冲盐水等。如上面所讨论的，所述试剂盒可以溶液或冻干形式提供化合物，且这些试剂盒组分可任选包含稳定剂，诸如 NaCl、硅酸盐、磷酸盐缓冲剂、抗坏血酸、龙胆酸等。试剂盒组分的额外稳定可在该实施方式中通过，例如，提供抗氧化形式的还原剂来提供。这样的稳定剂和稳定方法的确定和优化是本领域技术人员的水平所知的。
在某些实施方式中，试剂盒提供了与放射性标记试剂(诸如， Na[18F]或K[18F])原位组合的非-放射性标记前体。
本文的放射性标记的化合物(即，成像剂)可根据本文所述方法由本领域技术人员使用。成像可通过当与PSMA接触时在一个部位积累的成像剂的空间分布的差异来生成。所述空间分布可使用适合特定标记的任何方式来测量，例如，PET设备。成像剂积累的程度可使用已知用于量化放射性发射的方法来定量。特别有用的成像方法采用多于一种成像剂以进行同时研究(simultaneous studies)。
通常，将检测有效量的成像剂施用给受试对象。本文所用的成像剂的″检测有效量″是足以使用可用于临床用途的设备产生可接受的图像的量。检测有效量的成像剂可在多于一次注射中施用。成像剂的检测有效量可根据多种因素而变，诸如个体的易感性程度、年龄、性别以及个体的体重、个体的特质反应和放射性剂量。成像剂的检测有效量还可根据设备和膜相关因素而变。这样的因素的优化是本领域技术人员的水平所知的。
用于诊断目的的成像剂的量和成像研究的持续时间将取决于用于标记试剂的放射性同位素、患者的体重、要被治疗的状况的特性和严重程度、患者已经受的治疗性处理的特性和患者的特质反应。最后，主治医师将决定施用于每个个体患者的成像剂的量和成像研究的持续时间。在某些实施方式中，安全和足够量的本文所述化合物可在每剂约0.01mg至约200mg范围内。
定义
本文所述化合物可具有一个或多个带电原子。例如，化合物可为两性离子的，但是可为整体中性的。其它实施方式可具有一个或多个带电基团，这取决于pH及其它因素。在这些实施方式中，化合物可与合适的抗衡离子相关。本领域公知如何制备盐或交换抗衡离子。通常，这样的盐可通过使游离酸形式的这些化合物与化学计算量的合适的碱(诸如Na、Ca、Mg或K的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐或类似物)反应或通过使游离碱形式的这些化合物与化学计算量的合适的酸反应来制备。这样的反应典型地在水中或在有机溶剂中或在二者的混合物中进行。抗衡离子可以改变，例如，通过离子交换技术，诸如离子交换色谱。所有的两性离子、盐和抗衡离子都在意中，除非抗衡离子或盐被特别指明。在某些实施方式中，盐或抗衡离子可为可药用的，以便施用给受试对象。可药用的盐随后讨论。
本文所用的术语“保护基团”如上文的定义。在一些实施方式中，“保护基团”被引入磷酸中以提供酯。这些“保护基团”包括但不限于乙酰基、苯甲酰基、对-甲氧基苄基醚和特戊酰基(pivolyl)。
在一些实施方式中，“保护基团”用于引入可在体内水解的酯，后者是能在被治疗的生物体(优选人或动物体)中水解产生母体酸或醇的可药用酯。羧酸和磷酸的合适的可药用酯包括C1-6-烷氧基甲基酯(例如，甲氧基甲基)、C1-6-烷酰基氧基(alkanoyloxy)甲基酯(例如，例如特戊酰氧基甲基)、2-苯并[C]呋喃酮亚基(2-苯并[C]呋喃酮亚基)酯、C3-8-环烷氧基羰氧基C1-6-烷基酯(例如，1-环己基羰氧基乙基)；1，3-二氧戊环-2- 酮基甲基酯(例如，5-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮基甲基；和C1-6-烷氧基羰氧基乙基酯(例如，1-甲氧基羰氧基乙基)，并且可在本发明化合物中任何合适的羧酸或磷酸基团处形成。
包含羧基基团的本发明化合物(例如磷酸)的可体内水解的酯包括无机酯诸如磷酸酯和α-酰氧基烷基醚以及因酯的体内水解而分解给出母体羧基基团的相关化合物。α-酰氧基烷基醚的例子包括乙酰氧基甲氧基和2，2-二甲基丙酰氧基-甲氧基。对于羟基来说可形成可体内水解的酯的基团的选择包括烷酰基、苯甲酰基、苯乙酰基以及取代苯甲酰基和苯乙酰基、烷氧基羰基(提供烷基甲酸酯)、二烷基氨基甲酰基和 N-(N，N-二烷基氨基乙基)-N-烷基氨基甲酰基(提供氨基甲酸酯)、N，N- 二烷基氨基乙酰基和羧基乙酰基。苯甲酰基上的取代基的例子包括经由亚甲基基团从环氮原子连接到苯甲酰环的3-或4-位的吗啉基 (morpholino)和哌嗪基(piperazino)。包含羧基基团的本发明化合物的可体内水解的酰胺的合适值是，例如，N-C1-6-烷基或N，N-二-C1-6-烷基酰胺诸如N-甲基、N-乙基、N-丙基、N，N-二甲基、N-乙基-N-甲基或 N，N-二乙基酰胺。
在其它实施方式中，包含至少一个可水解酯的本发明化合物可用作“前药”。术语“前药”意图表达当所述前药被施用于哺乳动物患者时能释放活性成分的共价结合的载体。活性成分的释放在体内发生。前药可通过本领域技术人员已知的技术制备。这些技术通常修饰给定化合物中的合适官能团。然而，这些经修饰的官能团通过常规处理或在体内再生成原始官能团。本发明化合物的前药包括如下化合物：其中氨基、羟基、羧基或类似基团被修饰。前药的例子包括但不限于酯 (例如，乙酸酯、甲酸酯和苯甲酸酯)、氨基甲酸酯(例如，N，N-二甲基氨基羰基)、酰胺(例如，三氟乙酰氨基、乙酰氨基等)及类似物。前药的完整讨论可见以下文献：Huttunen，K.M.and Rautio J.Current Topics in Medicinal Chemistry，2011，11，2265-2287和Stella，V.J.et al.(2007). Prodrugs：Challenges and AwardsPart 1.New York：Springer。这两篇参考文献的公开内容通过引用以其整体并入本文。
除非另外指明，本文所用的术语“烷基”表示包含1至10个碳原子的直链或支链烃。烷基的代表性例子包括但不限于：甲基、乙基、正- 丙基、异-丙基、正-丁基、仲-丁基、异-丁基、叔丁基、正-戊基、异戊基、新戊基、正-己基、3-甲基己基、2，2-二甲基戊基、2，3-二甲基戊基、正-庚基、正-辛基、正-壬基和正-癸基。
术语“烯基”意图表示具有一个或多个碳-碳双键、具有2至12个碳原子(优选2-8个碳原子，更有选2-6个碳原子)的不饱和直链或支链脂肪族基团。优选的烯基基团包括但不限于，乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基和己烯基。
本文所用的术语“卤代烷基”表示被一个或多个(例如，1、2、3、4、 5、6、7、8或9个)卤素基团(即，F、Cl、Br和/或I)取代的如本文所定义的烷基基团。卤代烷基基团的例子包括但不限于氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯甲基、二氯甲基、三氯甲基和正-九氟丁基。
本文所用的术语“细胞”意图指代体外(in vitro)、离体(ex vivo)或体内(invivo)的细胞。在一些实施方式中，离体细胞可以是从生物体(诸如哺乳动物)上切割下来的组织样品的一部分。在一些实施方式中，体外细胞可以是细胞培养物中的细胞。在一些实施方式中，体内细胞是生活在生物体(诸如哺乳动物)中的细胞。
本文所用的术语“接触”是指在体外系统或体内系统中将所指的部分放在一起。例如，将PSMA与化合物“接触”包括将本文所述化合物施用于个体或患者(诸如，人)，以及，例如，将化合物引入含有包含 PSMA的细胞或纯化制剂的样品中。当所述部分为两个活性化学物种时，“接触”涉及两个物种为化学反应目的进行的相互作用(即，键的破坏与形成)。例如，将包含亲核基团(例如胺)的本文所述的化合物与包含亲电基团(例如，与苯环或羰基结合的离去基团)的本文所述化合物“接触”将导致离去基团的置换以及亲核试剂与原先与离去基团结合的原子之间的新键形成。
本文所用的短语“可药用盐”是指可药用的酸和碱加成盐以及溶剂合物。这样的可药用盐包括诸如以下的酸的盐：盐酸、磷酸、氢溴酸、硫酸、硫酸、亚磺酸、甲酸、三氟甲烷磺酸(即，三氟甲磺酸)、甲苯磺酸、甲磺酸、甲基磺酸盐、硝酸、苯甲酸、柠檬酸、酒石酸、马来酸、氢碘酸、链烷酸(诸如乙酸、HOOC-(CH2)n-COOH(其中n是 0至4))及类似物。“可药用盐”还包括，例如，通过化合物自身中合适位置的季化(quaternization)(例如，烷基化)形成的盐，诸如二甲胺甲基化形成三甲基铵基团。在这样的情况中，抗衡离子可以，例如但不限于，氯离子、磷酸根、磷酸氢根、溴离子、硫酸根、硫酸氢根、亚磺酸根、甲酸跟、三氟甲烷磺酸根(即，三氟甲磺酸根)、甲苯磺酸根、甲磺酸根、甲基硫酸根、硝酸根、苯甲酸根、柠檬酸根、酒石酸根、马来酸根、碘离子、乙酸根等。无毒的药学碱加成盐包括诸如以下的碱的盐：钠、钾、钙、铵等。在某些实施方式中，可药用盐是钾盐。本领域技术人员将意识到很多种无毒的可药用加成盐。
适合肠胃外施用(诸如，例如，通过关节内(在关节中)、静脉内、肌内、皮内、腹膜内和皮下途径)施用的药物组合物包括可包含抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂和使制剂与预期接受对象(intend recipient)的血液等渗的溶质的水性和非水性的等渗无菌注射溶液，以及可包含悬浮剂、增溶剂、增稠剂、稳定剂和防腐剂的水性及非水性无菌悬浮液。组合物可，例如，通过静脉输注、口服、局部、腹膜内、膀胱内或囊内施用。
在某些实施方式中，″可药用载体″是指应注意无菌性、pH、等渗性、稳定性等的生物可相容的溶液，并且可包含任何和所有溶剂、稀释剂(包括无菌盐水、氯化钠注射液、林格注射液、葡萄糖注射液 (Dextrose Injection)、葡萄糖及氯化钠注射液、乳酸化林格注射液及其它缓冲溶液)、分散介质、包衣、抗细菌和抗真菌剂、等渗剂等。可药用载体还可包含稳定剂、防腐剂、抗氧化剂或本领域技术人员公知的其它添加剂或本领域中已知的其它媒介物(vehicle)。
实施例
实施例1 CTT1298K盐的合成
Figure BDA0001608418900000661
化合物A-将Boc-Glu(OBn)(1g，1当量)和N-甲基吗啉(3.55mmol， 1.2当量)溶解在3mL甘醇二甲醚中，并于-15℃搅拌。随后添加异-丁氧基氯(2.96mmol，1当量)，并再搅拌15分钟。过滤去除所得的白色沉淀，并向滤液中添加NaBH4(4.44mmol，1.5当量)和4mL水，搅拌15min。将反应混合物溶解在EtOAc中并用盐水萃取三次。有机层用 Mg2SO4干燥，并于40℃旋蒸。干燥后得到纯产物(0.726g，76％)。鉴定(Characterization)证实形成了化合物A(Bergman，Y.tetrahedron asymmetry，19(2008)，2861-63)。
Figure BDA0001608418900000662
化合物B-在直火烘干的100mL烧瓶中，获取10mL干DCM，氩气冲洗，并用干冰冷却。添加PCl2OBn(2.31mM，1.5当量)和三乙胺(1.855mM，1.2当量)并搅拌。将A(1.56mM，1当量)溶解在10 mL DCM中并分批添加到反应混合物。在完全添加后，将干冰用冰浴替换并搅拌5h。添加水：ACN的1∶1混合物并继续搅拌1h。将反应混合物浓缩，溶解在EtOAc中，并用10％HCl、10％ NaHCO3和盐水溶液洗涤。干燥有机层，浓缩以去除溶剂，并干燥过夜。将粗亚磷酸盐溶解在10mL干CAN中，氩气冲洗，并冷却，并添加5mL CCl4。将 NH2-Glu(OBn)2(1.546mM，1当量)和TEA(4.638mM，3.2当量)溶解在10mL CAN中并分批添加到亚磷酸盐中，搅拌5h。将反应混合物浓缩，并使用C18柱色谱使用80∶20的MeOH∶水作为移动相纯化。得到化合物B，其为浅黄色的油(36.7％产率)。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ2.04(s，9H)，2.05-2.06(m，3H)，2.07(m，2H)，2.09(m，2H)，3.48-3.52(m，1H)，3.91(t，2H)，4.94(m，2H)，5.07(m，2H)，7.30-7.31(m，20H)。13C NMR (300MHz，CDCl3)：δ28.5，28.9，30.0，53.8，53.9，66.6，66.7，67.2，67.5，76.9，77.3，77.7，135.5，154.8，172.61，172.65.31P NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.41，8.44.ESI质谱(M+H)：计算值X，实测值X，对于C43H51N2O11P+。
Figure BDA0001608418900000671
化合物C-将Boc-Glu(OBn)(0.6g，1当量)溶解在直火干燥的烧瓶中的3mL干DMF中，并用氩气冲洗。添加HBTU(1.95mmol，1.1 当量)和三乙胺(1.95mmol，1.1当量)，并搅拌30分钟以预活化羧酸。在单独的烧瓶中，将B溶解在2mL干DCM中，氩气冲洗，并经冰浴冷却。添加1mL干TFA并搅拌15min。随后蒸发去除DCM，讲反应混合物溶解在乙酸乙酯中，并用10％NaHCO3(直到pH中性)、盐水冲洗，有机层用无水Na2SO4干燥。随后将其溶解2mL干DMF中，添加到含有预活化的酸的烧瓶中，并在氩气下搅拌过夜。将反应混合物溶解在乙酸乙酯中，并用10％NaHCO3和盐水洗涤。有机层经Na2SO4干燥，并真空干燥。纯化使用反相C18色谱仪80％MeOH-水作为移动相进行。分离出化合物C，29％产率。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ1.41(s，9H)，2.59-2.69(m，4H)，1.85-1.91(m，2H)，2.06-2.15(m，2H)，2.25- 2.30(m，2H)，2.36-2.41(m，2H)，3.59(m，1H)，3.93(t，2H)，4.29(m，1H)， 4.53(m，1H)，4.91-5.00(m，2H)，5.04-5.14(m，8H)，5.49(d，1H，-NH)，6.63 (d，1H，-NH)，6.74(d，1H，-NH)，7.28-7.32(m，25H)。13C NMR(300MHz， CDCl3)：δ28.5，28.9，30.0，53.8，53.9，66.6，66.7，67.2，67.5，76.9，77.3，77.7，135.5，154.8，172.61，172.65.31P NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.48. ESI质谱(M+Na)：计算值1021.08，实测值1044.4，对于C55H64N3O14P+。
化合物D-化合物D的制备和纯化类似于化合物C进行。将CBz- AH-OH(AH＝氨基己酸)(0.1g，0.264mmol)用HBTU(0.29mmol，1.1 当量)和TEA(0.29mmol，1.1当量)预活化。将化合物C用干TFA/DCM 混合物处理(类似于上面对N-末端Boc-基团去保护的情况中那样)，然后添加到含有活化CBz-AH-OH的烧瓶。纯化使用反相C18色谱以80％ MeOH-水作为移动相进行。分离出化合物D，49％产率。1HNMR (300MHz，CDCl3)：δ1.36-1.39(m，2H)，1.57-1.65(m，8H)，1.83(m，2H)， 2.08(m，4H)，2.18-2.27(m，4H)，2.37(m，2H)，3.38(m，1H)，3.64(m，1H)，3.88(t，2H)，4.49(m，1H)，4.91-4.94(m，2H)，5.03-5.11(m，8H)，6.78(d， 1H，-NH)，6.85(d，1H，-NH)，6.92(d，1H，-NH)，7.00-7.05(t，2H)，7.25-7.30 (m，25H)，7.78-7.82(dd，2H)。13CNMR(300MHz，CDCl3)：δ28.5，28.9， 30.0，53.8，53.9，66.6，66.7，67.2，67.5，76.9，77.3，77.7，135.5，154.8，172.61， 172.65.31P NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.38，8.41.ESI质谱(M+Na)：计算值1021.08，实测值1044.4，对于C55H64N3O14P+。
CTT1298K盐(E)-向化合物D(0.160g，0.124mmol)在THF(1 ml)的溶液中添加10％Pd/C(16mg)、K2CO3(0.044mg，0.318mmol)和 H2O(1ml)。剧烈搅拌混合物，用氩(气)净化，随后用H2(气)在气囊压力(balloon pressure)下于室温充填(charge)过夜。将溶液通过0.2mm PTFE微孔过滤盘(Whatman)过滤。真空去除溶剂，得到白色固体 CTT1298K盐，87％产率。
实施例2 CTT1057K盐(G)的合成
Figure BDA0001608418900000691
用干TFA/DCM混合物将Boc基团从化合物C去除，随后与用 HBTU(0.651mmol，1.1当量)和TEA(0.651mmol，1.1当量)预活化的对-氟苯甲酰胺基氨基己酸(F′)(0.150mg，0.592mmol)反应。纯化使用反相C18色谱以80％MeOH-水作为移动相进行。分离出化合物F，29％产率。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ1.36-1.39(m，2H)，1.57-1.65(m，8H)， 1.83(m，2H)，2.08(m，4H)，2.18-2.27(m，4H)，2.37(m，2H)，3.38(m，1H)， 3.64(m，1H)，3.88(t，2H)，4.49(m，1H)，4.91-4.94(m，2H)，5.03-5.11(m， 8H)，6.78(d，1H，-NH)，6.85(d，1H，-NH)，6.92(d，1H，-NH)，7.00-7.05(t， 2H)，7.25-7.30(m，25H)，7.78-7.82(dd，2H)。13C NMR(300MHz，CDCl3)：δ28.5，28.9，30.0，53.8，53.9，66.6，66.7，67.2，67.5，76.9，77.3，77.7，135.5，154.8，172.61，172.65.31P NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.38，8.41.ESI质谱(M+Na)：计算值1021.08，实测值1044.4，对于C55H64N3O14P+。
化合物G的合成使用合成化合物D所用的程序进行。向化合物F (0.070g，0.061mmol)在THF(1ml)中的溶液中添加10％Pd/C(7mg)、 K2CO3(0.021mg，0.156mmol)和H2O(1ml)。分离出CTT1057K盐(G)， 94％产率。1HNMR(300MHz，D2O)：δ1.18(m，4h)，1.42(m，8H)，1.68 (m，4H)，1.90(m，4h)，2.11(m，4H)，3.20(t，4h)，3.56(m，1H)，3.85(m，4h)， 3.91(m，4h)，6.97-7.06(m，4h)，7.52-7.57(m，4h)。31P NMR(300MHz， D2O)：δ8.44.HR质谱：计算值820.31，实测值820.4(M+H)，858.9 (M+K)，对于C28H40FN4O14P+。
实施例3 CTT1299K盐(I)的合成
Figure BDA0001608418900000701
化合物H-将CBz-AH2-酸(AH＝氨基己酸)(0.1g，0.264mmol)用 HBTU(0.29mmol，1.1当量)和TEA(0.29mmol，1.1当量)预活化。将化合物C类似于上面对N-末端Boc-基团去保护的情况那样处理，随后添加到含有活化CBz-AH2-酸的烧瓶中。纯化使用反相C18色谱以80％ MeOH-水作为移动相进行。分离出化合物H，49％产率。1HNMR(300 MHz，CDCl3)：δ1.28-1.30(m，4H)，1.41-1.46(m，4H)，1.56-1.61(m，6H)， 1.86-1.89(m，2H)，2.09-2.27(m，10H)，2.37-2.39(m，2H)，3.12-3.18(m， 4H)，3.74(m，1H)，3.89(m，2H)，4.51(m，2H)，4.91-4.96(m，2H)，5.05-5.11 (m，10H)，5.95(d，1H，-NH)，6.98(d，1H，-NH)，7.03(d，1H，-NH)，7.27-7.31(m，27H)。31P NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.47.ESI质谱：计算值 1281.4，实测值1282.4(M+H)，1305.6(M+Na)，对于C70H84N5O16P+。
CTT1299K盐(I)-向苄基酯保护的氨基磷酸酯(H)(0.160g，0.124 mmol)在THF(1ml)中的溶液中添加10％Pd/C(16mg)、K2CO3(0.044 mg，0.318mmol)和H2O(1m1)。将混合物剧烈搅拌，用氩(气)净化，随后用H2(气)在气囊压力下于室温充填过夜。溶液通过0.2mmPTFE微孔过滤盘(Whatman)过滤。真空去除溶剂，得到白色固体，化合物I， 87％产率。1HNMR(300MHz，D2O)：δ1.14-1.19(m，2H)，1.36(m，4H)， 1.38-1.50(m，10H)，1.59-1.68(m，2H)，1.89(m，2H)，1.99-2.19(m，8H)， 2.86(t，2H)，3.34(m，1H)，3.56(dd，1H)，3.94(m，3H)。31PNMR(300MHz， D2O)：δ8.43.HR质谱：计算值698.30，实测值698.35(M+H)，对于 C27H49N5O14P+。
实施例4 CTT1059K盐(J)的合成
Figure BDA0001608418900000711
CTT1059K盐(J)-在500μL 100mmol KHCO3中制备I(0.028g，0.003mmol，1.5当量)的溶液，并添加在400μL THF中的对-氟苯甲酸琥珀酰亚胺基酯(0.005g，1当量)，搅拌5h。未反应的I通过与5mg Si- 异氰酸酯树脂(SiliCycle，Inc.，Quebec，Canada)一起于室温搅拌过夜来清除。随后将溶液离心(7800rcf，10min)，上清液于2mL微量离心管内冻干。未反应和/或水解的SFB通过以下方式去除：将冻干固体用多份 1mL DMSO连续研磨，并且在每次洗涤之后离心混合物(16，200rcf，1 min)；该过程重复10次。所得固体真空干燥，得到所需的4-氟苯甲酰胺基-氨基磷酸酯J，定量产率。1HNMR(300MHz，D2O)：δ1.09-1.19 (m，2H)，1.16-1.24(m，6H)，1.30-1.35(m，2H)，1.41-1.45(m，5H)，1.61-1.68 (m，5H)，1.99-2.07(m，6H)，2.14-2.21(m，2H)，2.91-2.95(m，2H)，3.16- 3.21(m，2H)，3.25-3.33(m，2H)，3.54-3.56(m，2H)，3.87-3.96(m，2H)， 7.02-7.08(m，2H)，7.56-7.61(m，2H)。31P NMR(300MHz，D2O)：δ8.43. HR质谱：计算值820.38，实测值820.43(M+H)和858.40(M+K)，对于C34H51N5FO15P+。
实施例5 [18F]CTT1059K盐(K)的合成
Figure BDA0001608418900000712
[18F]CTT1059K盐(K)通过类似于化合物J的合成的程序合成，不同之处在于使用对-18氟苯甲酸琥珀酰亚胺基酯代替对-氟苯甲酸琥珀酰亚胺基酯。
实施例6 [18F]CTT1057K盐(L)的合成
Figure BDA0001608418900000721
[18F]CTT1057K盐(L)通过类似于化合物J的合成的程序合成，不同之处在于使用化合物E代替化合物I，并且使用对-18氟苯甲酸琥珀酰亚胺基酯代替对-氟苯甲酸琥珀酰亚胺基酯。
实施例7 2-(3-羟丙基)-甘氨酸类化合物的酸稳定性
Figure BDA0001608418900000722
在CTT1054、CTT1000和CTT1297上进行的酸稳定性研究确定了 CTT1297具有相对于CTT1054和CTT1000增强的酸碱稳定性。预期将CTT1054中的丝氨酸残基用高丝氨酸代替(CTT1000)或用2-(3-羟丙基)-甘氨酸残基代替(CTT1297)使得CTT1297和CTT1000较不易发生磷酸盐基团的β-消除。然而，不会预期CTT1297的酸稳定性相对于 CTT1054乃至CTT1000具有极大的增强。CTT1297于pH 3稳定8小时，而CTT1054于pH 6分解，且CTT1000于pH 4.5开始分解。经八小时对CTT1054(pH 6)和CTT1297(pH 4、3和2)以及CTT1000(pH 4.5)获取的31PNMR数据如图1-7中所示。
通过31P NMR测定pH稳定性的程序如下所详述。将样品(～4mg) 溶解在缓冲液中(～1mL的1M溶液)，得到分析物的约5mM溶液。根据需要调节pH(例如，用HCl)，并将该时刻定义为t＝0。得到初始31P NMR谱图，并每小时获取(1-8h)。31P NMR的外部参比是三苯基氧化膦(27ppm)。
实施例8 PSMA中的结合作用-晶体结构
Figure BDA0001608418900000731
获得与PSMA的胞外域共晶的CTT1055和CTT1057的X-射线晶体结构，并且发现了出乎意料的对于CTT1057的额外的结合作用 (binding interactions)。具体而言，发现CTT1057中的氨基己酸连接基团允许对-氟苯甲酰胺基团引发与近年来鉴定的远程芳烃结合位点的额外的相互作用(Zhang，A.X.，et al.，A remote arene-binding site onprostate specific membrane antigen revealed by antibody-recruiting smallmolecules. J.Am.Chem.Soc.，2010，132(36)：p.12711-6.)。张及同事报道了识别具有各种长度的三唑-氧乙烯连接基团的化合物的由与底物相连的二硝基苯环诱导的芳烃结合位点。从其中二硝基苯基与远程芳烃结合位点相互作用的张的化合物不能预期呈递氟苯基分子部分的化合物(例如， CTT1057)是否能类似地与该远程芳烃结合位点相互作用。在张所使用的二硝基苯环与本发明化合物的对-氟苯甲酰胺之间存在显著的空间和电子差异。另外，不能预期张及同事所用的三唑-氧乙烯连接基团的长度、结构和相互作用性质也能用脂族连接基团(诸如在CTT1057中发现的氨基己酸)实现。结合在PSMA中的CTT1055和CTT1057的晶体结构如图8和9所示以说明不同的结合模式。
与CTT1056和CTT1059相比CTT1057中的AH连接基团和P1羧酸盐的之间的位置存在轻微区别。尽管CTT1056和CTT1059的P1羧酸盐与Arg534和Arg536均直接相互作用，CTT1057中的相应部分偏移了约
Figure BDA0001608418900000742
(对于P1羧酸盐的碳原子)，从而仅占用(engaging)了Arg536的NH1(
Figure BDA0001608418900000743
)(图13)。
抑制剂末端组分位置的最重要和显著的区别在亲脂性氨基己酸连接基团和氟-苯环中发现。对于CTT1056，连接基团与末端环之间的距离约为
Figure BDA0001608418900000744
。末端的氟-苯甲酰基团的位置平行于Arg463的胍盐基团 Arg463，其距离为约
Figure BDA0001608418900000745
，在如CTT1057中所见的芳烃结合位点中具有弱的π-阳离子相互作用(图13，A)。对于CTT1057，末端的氟-苯甲酰官能团楔入芳烃结合裂缝(cleft)，后者位于通过Trp541和Arg511 两侧的侧链并通过末端处的Arg463侧链形成的酶的“入口盖”处。氟- 苯甲酰环的平面实际上分别平行于Trp541和Arg511的吲哚和胍盐基团二者，且这些残基有助于抑制剂结合(图13，B)。最后在具有最长连接基团(约
Figure BDA0001608418900000746
)的CTT1059的情况中，抑制剂的末端部分根本没有在电子密度中看到(图13，C)。
实施例9体外和体内性能
Figure BDA0001608418900000741
测定包含2-(3-羟丙基)-甘氨酸残基的PET成像剂([18F]CTT1056、 [18F]CTT1057和[18F]CTT1059)的体内和体外性能，并与包含高丝氨酸残基的PET成像剂([18F]CTT1055和[18F]CTT1060)比较。PET成像和生物分布试验根据以下文献的程序进行：PSMA-targetedSPECT agents：Mode of Binding effect on in vitro Performance.Nedrow-Byers，J.R.； Moore，A.L.；Ganguly，T.；Hopkins，M.R.；Fulton，M.D.；Benny，P.D.； Berkman，C.E.The Prostate.2012(in press，PMID：22911263，doi： 10.1002/pros.22575)。尽管所有化合物显示了与该类化合物已知的不可逆的结合模式并证实了类似的IC50值，对于包含2-(3-羟丙基)-甘氨酸的试剂来说观察到提高的肿瘤：血液比(表1)。[18F]CTT1055和[18F]CTT1060成像和生物分布结构使用小鼠模型中的LNCaP肿瘤异种移植物获得，[18F]CTT1059成像和生物分布结果使用小鼠模型中的 CWR22RV1获得。CWR22RV1异种移植物中的PSMA表达被报道为显著低于LNCaP异种移植物(Regino，C.A.，et al.，Preclinicalevaluation of a monoclonal antibody(3C6)specific for prostase-specificmembrane antigen.Curr Radiopharm，2009.2(1)：p.9-17.)。因此，预期 CWR22RV1异种移植物中的肿瘤摄取值将低于LNCaP异种移植物的摄取值。尽管PSMA在22RV1异种移植物中的表达较低，总体结果显示了分别与第一代和第二代试剂[18F]CTT1055和[18F]CTT1060相比极好的生物分布(图10A和10B)以及[18F]CTT1057和[18F]CTT1059的肿瘤异种移植物(CWR22RV1细胞)的PET图像(分别为图11和12)。
表1.PET成像剂的比较
Figure BDA0001608418900000751
实施例10 CTT1059的体外细胞摄取和内化
根据以下文献的程序测量CTT1059的细胞摄取和内化(内化)： PSMA-targetedSPECT agents：Mode of Binding effect on in vitro Performance.Nedrow-Byers，J.R.；Moore，A.L.；Ganguly，T.；Hopkins， M.R.；Fulton，M.D.；Benny，P.D.；Berkman，C.E.The Prostate.2012(in press，PMID：22911263，doi：10.1002/pros.22575).)。结果见表2.
表2：CTT1059的细胞摄取和内化
平均％摄取 1h 2h
LNCaP 7.8％ 14.4％
22RV1 2.8％ 3.7％
平均％内化 1h 2h
LNCaP 32％ 48％
22RV1 56％ 32％
细胞活性 1h 2h
LNCaP 95％ 91％
22RV1 93％ 90％
实施例11 体外摄取和内化研究
化合物[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和[18F]CTT1059证实了对于PSMA的特异性，因为在CWR22Rv1(PSMA+)细胞中观察到摄取，而在PC3(PSMA-)中则没有。早在孵育后1h，通过平均数差异显著性 T检验(student t-test)，[18F]CTT1059显示了与[18F]CTT1056和[18F]CTT1057相比在统计学上显著较高的摄取，P值＜0.0001；且 [18F]CTT1057摄取也在统计学上显著高于[18F]CTT1056，P值为 0.0012。在2h时观察到相同的趋势，P值分别为＜0.0001、＜0.0001和 0.0002。在1h时在CWR22Rv1细胞中测得的活性或[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和[18F]CTT1059的内化分别为80.7％、81.4％和84.9％，且在2h时分别为94.2％、84.2％和91.3％(表3)。[18F]CTT1056、 [18F]CTT1057和[18F]CTT1059在CWR22Rv1中在1h的孵育中以类似速率内化，而没有统计学显著的差异。然而，在2h时， [18F]CTT1056和[18F]CTT1057之间的内化速率(P＜0.0001)以及 [18F]CTT1057和[18F]CTT1059之间的内化速率(P＝0.0002)变得更显著，而[18F]CTT1056和[18F]CTT1059(P＝0.014)之间的程度较低。
表3.[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和[18F]CTT1059于1h和2h时在PSMA+CWR22Rv1和PSMA-PC3细胞系中的细胞摄取数据和在 PSMA+CWR22Rv1细胞系中的内化数据
Figure BDA0001608418900000771
实施例12体内成像和生物分布
在CWR22Rv1(PSMA+)肿瘤中注射后1h时[18F]CTT1056、 [18F]CTT1057和[18F]CTT1059的摄取分别为1.54±0.40、3.16±0.39 和2.92±0.30％ID/g，且肿瘤：血液比分别为10、20和24。在注射后2 h，肿瘤积累分别为1.57±0.50、1.65±0.32和1.86±0.14％ID/g，且肿瘤：血液比分别为26、64和70。[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和 [18F]CTT1059的肾摄取在注射后1h时分别为8.94±2.93、24.38±3.72 和5.87±0.67％ID/g，且2h时分别为9.97±2.81、21.54±6.12和7.13 ±1.45％ID/g。对于PC3(PSMA-)异种移植物小鼠模型，肿瘤摄取类似于背景/非靶点器官摄取，而[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和 [18F]CTT1059的肾摄取在注射后2h时分别为5.64±2.41、18.98±4.75 和4.44±1.03％ID/g。
如微PET/CT图像(图14)中所示，在CWR22Rv1(PSMA+)细胞中在注射后2h时存在[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和[18F]CTT1059示踪物的肿瘤摄取，但在PC3(PSMA-)肿瘤则无。尽管所有化合物在肾中都存在预期摄取，但在所有其它器官中见到最少摄取。
表4.通过在携带PSMA+CWR22Rv1肿瘤的小鼠(每组中n＝4)中的放射活性试验测定的[18F]CTT1056、[18F]CTT1057和[18F]CTT1059的生物分布。在注射后1h和2h收获组织。摄取值表达为组织的％ID/g
Figure BDA0001608418900000781
实施例13体外摄取和内化
蛋白质印记分析(western blot analysis)确认了与用作蛋白质荷载对照(protein loading control)的CWR22Rv1相比在LNCaP细胞中高出约5 倍(5-fold)的PSMA表达。GADPH用作蛋白质荷载对照。(补充材料第 4节中)。两个细胞系中PSMA表达水平的这种差异也反映在 [18F]CTT1057在这些细胞系中的细胞摄取值中。在与[18F]CTT1057一起孵育超过4h之后在PSMA(+)、LNCaP和CWR22Rv1细胞中观察到升高的摄取(表5)。LNCaP细胞中的百分比摄取显示从1到4h升高了约1.5倍，而在CWR22Rv1细胞中显示4h时相对于1h时的摄取升高 2倍。在4h时，LNCaP细胞显示了8.74％的摄取，比同一时间点上 CWR22Rv1细胞中(1.32％)高5倍。PC3细胞在1h和4h时显示几乎没有或没有摄取。
[18F]CTT1057在LNCaP细胞中的内化于1h时为与该细胞相关的活性的93％，在4h时为92％(表5)。CWR22Rv1细胞已被用作用于体内成像和生物分布的肿瘤异种移植物，其显示了在1h时81％的内化和在4h时91％的内化。这些结果暗示放射性示踪物的内化是迅速的，并且在1h内近乎完成。
表5.[18F]CTT1057在PSMA(+)和PSMA(-)细胞系中的细胞摄取和内化数据
Figure BDA0001608418900000791
an＝3；平均值±标准偏差
实施例14离体成像和生物分布
离体生物分布数据确认了成像发现(图15)。经4h研究，在第一个小时内在PSMA阳性肿瘤中存在迅速的示踪物摄取，以及从血液和其它非PSMA组织的显著清除。在注射后1h时，PSMA(+)肿瘤积累为 2.35±0.91％ID/g，且肿瘤：血液比为22∶1。在注射后4h时，肿瘤积累保持在2.33±0.50％ID/g，而从血液的10倍清除提供了265∶1的肿瘤∶血液比。肾显示了预期的高摄取，以及在1h和4h时分别为18.12 ±2.21％ID/g和17.17±4.13％ID/g的示踪物保留。有限的骨摄取说明示踪物对代谢去氟作用是稳定的。[18F]CTT1057对PSMA的特异性通过如下证实：在[18F]CTT1057的施用前一小时注射化合物C的去保护类似物进行竞争性研究。当阻断时，肿瘤和肾摄取分别显著降低了67％ (p＝0.0010)和91％(p＝0.0003)。

Claims (29)

1.制备式(I)化合物的方法：
Figure FDA0003057725740000011
所述方法包括将式(III)化合物：
Figure FDA0003057725740000012
或其可药用盐与氟化物或放射性氟化物源接触，其中
L是包括式-NH-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-的分子部分或式
Figure FDA0003057725740000013
的基团的连接基团，
其中
y是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是1、2、3或4；
每个n独立为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
R1是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被[F]-或[18F]-氟基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代；
每个R2独立为氢或C1-C6烷基；
R3是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被离去基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代；和
每个R独立为氢、烷基、烯基、卤代烷基、苄基或取代苄基；
条件是当L是式
Figure FDA0003057725740000021
的基团时，
m·(n+2)大于或等于3且小于或等于21。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(Ia)：
Figure FDA0003057725740000022
或其可药用盐。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(Ib)：
Figure FDA0003057725740000023
或其可药用盐。
4.如权利要求1所述的方法，其中R1是：
Figure FDA0003057725740000024
其中
X是氢或氯；和
Y是N或CH。
5.如权利要求4所述的方法，其中X是氢，和Y是CH。
6.如权利要求1所述的方法，其中
m是1或2；和
n是5。
7.如权利要求2所述的方法，其中
m是1或2；和
n是5。
8.如权利要求5所述的方法，其中
m是1；和
n是5。
9.如权利要求8所述的方法，其中每个R2是氢。
10.如权利要求9所述的方法，其中每个R是氢。
11.如权利要求1所述的方法，其中R是苄基或叔丁基。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述(I)化合物是
Figure FDA0003057725740000031
或其可药用盐。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述式(I)化合物是：
Figure FDA0003057725740000032
Figure FDA0003057725740000041
Figure FDA0003057725740000051
Figure FDA0003057725740000061
或其可药用盐。
14.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述放射性氟化物源是Na18F、K18F、Cs18F、四(C1-C6)烷基18F氟化铵或四(C1-C6)烷基18F氟化鏻。
15.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述氟化物源是NaF、KF、CsF、四(C1-C6)烷基氟化铵或四(C1-C6)烷基氟化鏻。
16.制备式(I)化合物的方法：
Figure FDA0003057725740000062
所述方法包括将式(II)化合物：
Figure FDA0003057725740000071
或其可药用盐与式(IV)化合物接触：
Figure FDA0003057725740000072
其中
L是包括式-NH-CH2CH2-(OCH2CH2-)y-C(O)-的分子部分或式
Figure FDA0003057725740000073
的基团的连接基团，
其中
y是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是1、2、3或4；
每个n独立为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
R5是苯基或吡啶基；其中所述苯基或吡啶基被[F]-或[18F]-氟基团取代，并任选被选自卤素、氰基和硝基的第二基团取代；
每个R2独立为氢或C1-C6烷基；和
每个R独立为氢、烷基、烯基、卤代烷基、苄基或取代苄基；
条件是当L是式
Figure FDA0003057725740000074
的基团时，
m·(n+2)大于或等于3且小于或等于21。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(Ia)：
Figure FDA0003057725740000081
或其可药用盐。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(Ib)：
Figure FDA0003057725740000082
或其可药用盐。
19.如权利要求16所述的方法，其中R1是：
Figure FDA0003057725740000083
其中
X是氢或氯；和
Y是N或CH。
20.如权利要求19所述的方法，其中X是氢，和Y是CH。
21.如权利要求16所述的方法，其中
m是1或2；和
n是5。
22.如权利要求17所述的方法，其中
m是1或2；和
n是5。
23.如权利要求20所述的方法，其中
m是1；和
n是5。
24.如权利要求23所述的方法，其中每个R2是氢。
25.如权利要求24所述的方法，其中每个R是氢。
26.如权利要求16所述的方法，其中R是苄基或叔丁基。
27.如权利要求14所述的方法，其中至少一个R不是H，所述方法还包括将式(I)化合物去保护。
28.如权利要求15所述的方法，其中至少一个R不是H，并且所述方法还包括将式(I)化合物去保护。
29.如权利要求16-26中任一项所述的方法，其中至少一个R不是H，并且所述方法还包括将式(I)化合物去保护。
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