CN111362971A - 靶向psma的双苯并噻二唑类化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物及其制备方法与应用。化合物的结构如式(I)或式(II)所示：

Description

靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及药物化学领域，具体地说，涉及一种靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

前列腺癌是发生在前列腺上的一种恶性肿瘤，是男性泌尿系统中最为常见的一种恶性肿瘤。根据调查，在2018年，全世界前列腺癌的发病率占所有癌症的7.1％，位列第三位，死亡率为3.8％。在男性中，前列腺癌的发病率可达13.5％，仅次于肺癌(14.5％)，死亡率为6.7％。

目前对于前列腺癌的首选治疗方法依然是手术切除。但是由于前列腺附近的组织、神经以及血管分布较多且较为复杂，同时，肿瘤的病灶与正常组织很难进行完全的区分。因此如果选择扩大切除，将有可能会对附近的神经造成损伤，从而导致患者在术后出现诸如：尿频、尿失禁和性功能勃起障碍等手术的后遗症，影响患者的生活质量。如果选择在手术中对相关神经进行保留，则可能会导致肿瘤组织有所残留，增加病人肿瘤转移、扩散的几率，降低疾病的预后。因此如果能在手术中，对于肿瘤组织进行准确的成像，使其与正常组织有明显的区分，引导医生对肿瘤进行完成的切除，同时最大程度的保留正常的神经与组织，将会对患者的预后以及生活质量有重要的意义。

前列腺特异性膜抗原(PSMA)是一种在前列腺上皮细胞表达的II型跨膜蛋白。在前列腺癌细胞中，PSMA会过度表达，且其表达程度与疾病的分期和gleason分级有良好的相关性。因此开发靶向于PSMA的探针对于前列腺癌的诊断、检测与辅助治疗有十分重要的意义。

目前，靶向PSMA蛋白的荧光探针已有所报道，但是均存在探针的发射波长较短的问题。目前为止，发射波长处于近红外二区的PSMA探针尚未有报道。与近红外一区(650nm-950nm)相比，近红外二区荧光探针具有穿透能力强，散射弱，分辨率高，组织自发光弱，信号分辨率高等优点。而与其他成像手段(如正电子发射型计算机断层显像、单光子发射计算机断层成像)相比具有成像时间短、价格低廉、无辐射损伤等优点，因此十分适用于术中引导及残余肿瘤组织清扫等技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物及其制备方法与应用。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物，其结构如式(I)或式(II)所示：

式(I)或式(II)所示化合物的荧光发射波长处于近红外二区(1000nm-1700nm)，

第二方面，本发明提供式(I)或式(II)所示化合物的衍生物，其特征在于，所述衍生物包括式(I)或式(II)所示化合物的药用可接受的盐、酯或酰胺类化合物。

第三方面，本发明提供前列腺癌及相关疾病的诊断或检测试剂，有效成分为式(I)或式(II)所示化合物和/或它们的衍生物。

第四方面，本发明提供靶向PSMA的荧光探针，有效成分为式(I)或式(II)所示化合物和/或它们的衍生物。

第五方面，本发明提供式(I)或式(II)所示化合物和/或它们的衍生物的以下任一应用：

i)用于制备前列腺癌及相关疾病的诊断或检测试剂；

ii)用作靶向PSMA的荧光探针；

iii)用于诊断或检测前列腺癌；

iv)用于前列腺癌切除术中术中导航或清扫。

第六方面，本发明提供式(I)或式(II)所示化合物的制备方法，式(I)所示化合物的制备方法包括以下步骤：

1)取31.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入46.5mmol叔丁醇，46.5mmol二环己基碳二亚胺与1.6mmol 4-二甲氨基吡啶；30℃回流反应过夜；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入1.3mmol Pd(PPh₃)₄与12.7mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物2(不经分离，直接进行下步反应)；

2)取1.0-4.5mmol化合物1，3.0-16.6mmol化合物2和0.20-1.27mmol PdCl₂(PPh₃)₂溶于80-150mL甲苯，氮气保护下，120℃回流反应2小时；柱色谱分离得到化合物3，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

3)将化合物3溶于100mL乙酸，加入23.5-36.0mmol还原铁粉，100℃回流30分钟，碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，旋蒸除去溶剂；柱色谱分离得到化合物4，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-3:1；

4)将化合物4溶于50mL吡啶，加入1.19-7.7mmol N-亚磺酰苯胺和10.0-22.1mmol三甲基氯硅烷，80℃反应12小时，加入冰水，乙酸乙酯萃取；柱色谱分离得到化合物5，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为4-7:1；

5)将化合物5溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时，旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，二氯甲烷、石油醚洗涤固体，得到化合物6；

6)将化合物6加入到50ml二氯甲烷中，加入0.098-0.37mmol 2,3,5,6-四氟苯酚和0.098-0.37mmol DCC，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物7，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

7)将化合物7溶于50ml二氯甲烷，加入0.12-0.16mmol

与0.14mmol三乙胺，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物8，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-2:2-1；

8)将化合物8溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时；旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，依次用二氯甲烷、乙醚、石油醚洗涤固体，真空干燥，得到式(I)所示化合物；

化合物1～化合物8的结构分别如下：

式(II)所示化合物的制备方法包括以下步骤：

1)取21.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入63.0mmol 2-(三甲基硅烷基)乙醇，63.0mmol二环己基碳二亚胺与2.2mmol 4-二甲氨基吡啶；60℃回流反应4h；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入0.9mmol Pd(PPh₃)₄与8.6mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物9(不经分离，直接进行下步反应)；

2)取1.0-4.5mmol化合物1，3.0-16.6mmol化合物9和0.20-1.27mmol PdCl₂(PPh₃)₂溶于80-150mL甲苯，氮气保护下，120℃回流反应2小时；柱色谱分离得到化合物10，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

3)将化合物10溶于100mL乙酸，加入23.5-36.0mmol还原铁粉，100℃回流30分钟，碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，旋蒸除去溶剂；柱色谱分离得到化合物11，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-3:1；

4)将化合物11溶于50mL吡啶，加入1.19-7.7mmol N-亚磺酰苯胺和10.0-22.1mmol三甲基氯硅烷，80℃反应12小时，加入冰水，乙酸乙酯萃取；柱色谱分离得到化合物12，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为4-7:1；

5)将化合物12溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时，旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，二氯甲烷、石油醚洗涤固体，得到化合物13；

6)将化合物13加入到50ml二氯甲烷中，加入0.098-0.37mmol 2,3,5,6-四氟苯酚和0.098-0.37mmol DCC，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物14，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

7)将化合物14溶于50ml二氯甲烷，加入0.12-0.16mmol

与0.14mmol三乙胺，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物15，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-2:2-1；

8)将化合物15溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时；旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，依次用二氯甲烷、乙醚、石油醚洗涤固体，真空干燥，得到式(II)所示化合物；

化合物1、化合物9～化合物15的结构分别如下：

本发明提供的苯并噻二唑类衍生物对PSMA蛋白具有高亲和力，可用于制备靶向PSMA蛋白的荧光分子探针(前列腺癌近红外二区光学成像的荧光探针、光声成像探针、光动力治疗探针)，以实现对前列腺癌的早期诊断，也可用于前列腺癌切除术中的荧光术中导航或清扫。

附图说明

图1为本发明式(I)所示化合物的合成过程及式(II)所示化合物的中间体化合物9的合成示意图。其中，a、b、d～i分别表示式(I)所示化合物的合成过程的第1步～第8步。c、b表示式(II)所示化合物的中间体化合物9的合成过程。

图2为本发明式(II)所示化合物的合成过程示意图。其中，a～g分别表示第1步～第7步。

图3为本发明式(I)所示化合物与式(II)所示化合物在两种溶剂中的荧光发射光谱。

图4为本发明式(I)所示化合物与式(II)所示化合物在二甲基亚砜中的光稳定性图。

图5为本发明实施例18中在PSMA高表达荷瘤裸鼠(LNCaP细胞)体内进行的式(II)所示化合物的近红外二区活体荧光成像结果。

图6和图7为本发明实施例18中分别在两种PSMA高表达荷瘤裸鼠(LNCaP细胞，22rv1细胞)身上进行的式(I)所示化合物的近红外二区活体荧光成像结果。

图8为本发明实施例19中在PSMA高表达荷瘤裸鼠(LNCaP细胞)身上进行的式(I)所示化合物的术中导航过程。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

以下实施例中使用的化合物1购自北京伊诺凯科技有限公司。

实施例1：化合物3的合成

将4,7-二溴-5,6二硝基-2,1,3-苯并噻二唑(化合物1，1.22g,3.20mmol)置于两口瓶中，加入双三苯基膦二氯化钯(0.45g,0.64mmol)，加入120ml甲苯为溶剂。置换氮气。加入化合物2(6.72g,12.8mmol)，120℃下反应2小时。反应完毕后，旋转蒸发除去溶剂，二氯甲烷溶解，色谱柱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝5:1，v/v，得到化合物3。黑紫色固体161.1mg，产率为7.27％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.56(s,2H),6.93(s,2H),3.74(d,J＝6.8Hz,2H),3.10(s,3H),2.61(s,2H),1.46(s,9H)。MS：m/z计算[C₃₄H₄₁N₆O₈S]⁺为693.26，谱图显示为693.25。

化合物2的制备如下：取31.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入46.5mmol叔丁醇，46.5mmol二环己基碳二亚胺与1.6mmol 4-二甲氨基吡啶；30℃回流反应过夜；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入1.3mmol Pd(PPh₃)₄与12.7mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物2(不经分离，直接进行下步反应)。

实施例2：化合物4的合成

将化合物3(0.33g,0.47mmol)溶于100mL乙酸中，加入还原铁粉(1.32g,23.5mmol)，100℃下反应30分钟。反应完毕后，趁热抽滤，除去固体。向滤液中加入冰水，碳酸氢钠中和至中性。乙酸乙酯萃取(20mmol，萃取3次)，无水硫酸钠干燥。旋转蒸发除去溶剂。用二氯甲烷溶解后柱色谱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝1:1，v/v，得到化合物4。棕黄色固体106.8mg，产率35.9％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.52(d,J＝8.0Hz,2H),6.97(s,2H),4.17(s,1H),3.76(t,J＝7.2Hz,2H),3.09(s,3H),2.62(s,2H),1.51(s,9H)。

实施例3：化合物5的合成

将化合物4(106.5mg,0.17mmol)溶于50mL新蒸吡啶中，加入PhNSO(165.6mg,1.19mmol)与三甲基氯硅烷(2.40g,22.1mmol)。80℃反应12小时。反应完毕后，将反应体系倒入冰水中，乙酸乙酯萃取(3×20mmol)，无水硫酸镁干燥。旋转蒸发除去溶剂。用二氯甲烷溶解后柱色谱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝4:1，v/v，得到化合物5。墨绿色固体30.5mg，产率27.2％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.33(d,J＝8.8Hz,2H),7.29(s,2H),3.81(t,J＝7.6Hz,2H),3.18(s,3H),2.72(s,2H),1.48(s,9H)。MS：m/z计算[C₃₄H₄₁N₆O₄S₂]⁺为661.26，谱图显示为661.08。

实施例4：化合物6的合成

将化合物5(30.5mg,0.046mmol)溶于10mL二氯甲烷中，加入10mL三氟乙酸，室温反应4小时。反应完毕后，旋转蒸发除去三氟乙酸和二氯甲烷。加入二氯甲烷后继续旋蒸以除去残存的三氟乙酸。加入二氯甲烷并超声振荡后，抽滤，弃去滤液，石油醚洗涤三次，烘干得化合物6。墨绿色固体25.1mg，产率100％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.17(d,J＝8.0Hz,2H),6.95(d,J＝8.5Hz,2H),3.75(t,J＝6.4Hz,2H),3.04(s,3H),3.09(t,J＝6.4Hz,2H)。MS：m/z计算[C₂₆H₂₅N₆O₄S₂]⁺为549.13，谱图显示为549.17。

实施例5：化合物7的合成

将化合物6(25.1mg,0.046mmol)置于圆底烧瓶中，加入2,3,5,6-四氟苯酚(18.3mg,0.11mmol)与二环己基碳二亚胺(22.7mg,0.11mmol)，加入50mL二氯甲烷为溶剂。室温反应6小时。反应完毕后，旋转蒸发除去溶剂，用二氯甲烷溶解后柱色谱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝3:1，v/v，得到化合物7。深蓝色晶体25.9mg，产率67.4％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.45(d,J＝8.8Hz,2H),7.86(d,J＝8.8Hz,2H),7.04–6.94(m,1H),3.95(t,J＝7.4Hz,2H),3.40(t,J＝7.3Hz,2H),3.31(s,3H)。

实施例6：化合物8的合成

将化合物7(25.9mg,0.031mmol)溶于50mL二氯甲烷中，加入谷氨酸尿素赖氨酸(Glu-urea-Lys，

)(35.9mg,0.074mmol)与三乙胺(12.5mg,0.12mmol)，室温反应6小时。反应完毕后，旋蒸除去溶剂，用二氯甲烷溶解后柱色谱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝2:1，v/v，得到化合物8。墨绿色油状液体28.5mg，产率61.3％。

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.42(d,J＝8.6Hz,2H),8.05(d,J＝8.4Hz,2H),4.39–4.24(m,2H),3.98(ddt,J＝34.8,13.0,6.9Hz,2H),3.31(s,3H),2.40(t,J＝7.8Hz,2H),2.16–1.96(m,1H),1.98–1.55(m,1H),1.46–1.38(m,30H)。MS：m/z计算[C₇₄H₁₁₁N₁₂O₁₆S₂]⁺为1487.76，谱图显示为1487.33。

实施例7：式(I)所示化合物的合成

将化合物8(28.5mg,0.019mmol)溶于10mL二氯甲烷中，加入10mL三氟乙酸，室温反应4小时。反应完毕后，旋转蒸发除去三氟乙酸和二氯甲烷。加入二氯甲烷后继续旋蒸以除去残存的三氟乙酸。加入乙醚超声振荡后，化合物变为粉状固体。转入离心管，离心，除去上清液，石油醚洗涤三次，真空泵抽干得到式(I)所示化合物。墨绿色晶体21.3mg，产率100％。¹HNMR(600MHz,DMSO-d₆)δ8.18(d,J＝8.5Hz,2H),7.98(t,J＝5.5Hz,1H),6.95(d,J＝8.6Hz,2H),6.31(m,2H),4.10(td,J＝8.1,5.2Hz,1H),4.03(q,J＝7.1Hz,3H),3.72(d,J＝7.2Hz,2H),3.03(d,J＝16.1Hz,5H),2.40(t,J＝7.0Hz,2H),2.24(qdd,J＝16.4,9.1,6.2Hz,2H),1.91(s,2H),1.75–1.61(m,2H),1.40(tt,J＝7.9,4.5Hz,2H),1.30(q,J＝7.7,5.6Hz,2H)。¹³C NMR(151MHz,DMSO-d₆)δ175.06,174.69,174.24,170.93,170.86,157.82,152.53,149.00,133.55,119.36,112.11,60.28,52.80,52.19,49.08,38.97,38.57,33.48,32.35,30.43,29.30,28.08,23.19,21.28,14.61。HRMS：m/z计算[C₅₀H₆₁N₁₂O₁₆S₂]^-为1149.3848，谱图显示为1149.37754。

式(I)所示化合物(NSN-BATP)的合成过程示意图见图1。

实施例8：化合物10的合成

将4,7-二溴-5,6二硝基-2,1,3-苯并噻二唑(化合物1，1.26g,3.29mmol)置于两口瓶中，加入双三苯基膦二氯化钯(0.46g,0.66mmol)，加入150ml甲苯为溶剂。置换氮气。加入化合物9(7.32g,9.87mmol)，120℃下反应2小时。反应完毕后，旋转蒸发除去溶剂，二氯甲烷溶解，色谱柱分离，展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝5:1，v/v，得到化合物10。黑紫色固体244.9mg，产率为6.79％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ7.49(d,J＝8.4Hz,2H),6.83(s,2H),4.18(t,J＝10.8Hz,4H),3.74(t,J＝7.3Hz,4H),2.63(t,J＝7.3Hz,4H),1.00(t,J＝11.2Hz,4H),0.04(s,18H)。MS：m/z计算[C₅₀H₇₇N₆O₁₂SSi₄]⁺为1097.43，谱图显示为1097.45。

化合物9的制备如下：

取21.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入63.0mmol 2-(三甲基硅烷基)乙醇，63.0mmol二环己基碳二亚胺与2.2mmol 4-二甲氨基吡啶；60℃回流反应4h；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入0.9mmol Pd(PPh₃)₄与8.6mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物9(不经分离，直接进行下步反应)。

实施例9：化合物11的合成

根据合成化合物4的方法由化合物10制得化合物11。棕黄色固体80.0mg，产率为19.3％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ7.52(d,J＝5.7Hz,2H),7.05(s,2H),4.17(t,J＝7.4Hz,4H),3.74(t,J＝7.4Hz,4H),2.69(s,4H),0.99(t,J＝6.0,4H),0.03(s,18H)。MS：m/z计算[C₅₀H₈₁N₆O₈SSi₄]⁺为1037.48，谱图显示为1037.01。

实施例10：化合物12的合成

根据合成化合物5的方法由化合物11制得化合物12。墨绿色固体28.4mg，产率为2.67％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ8.30(s,2H),7.19(s,1H),4.17(t,J＝9.0,4H),3.79(s,4H),2.74(s,4H),0.98(t,J＝9.0,4H),0.02(s,18H)。MS：m/z计算[C₅₀H₇₅N₆O₈S₂Si₄]⁺为1065.42，谱图显示为1065.32。

实施例11：化合物13的合成

根据合成化合物6的方法由化合物12制得化合物13。墨绿色固体31.9mg，产率为100％。¹H NMR(600MHz,DMSO-d₆)δ8.14(d,J＝8.6Hz,2H),6.89(d,J＝8.6Hz,2H),3.67(t,J＝7.2Hz,4H),2.55(t,J＝7.2Hz,4H)。MS：m/z计算[C₃₀H₂₉N₆O₈S₂]⁺为665.14，谱图显示为665.27。

实施例12：化合物14的合成

根据合成化合物7的方法由化合物13制得化合物14。深蓝色晶体25.7mg，产率为27.8％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.30(d,J＝7.3Hz,2H),7.09–7.00(m,2H),6.61(tt,J＝10.1,7.1Hz,2H),4.01(t,J＝6.9Hz,4H),3.11(t,J＝6.8Hz,4H)。

实施例13：化合物15的合成

根据合成化合物8的方法由化合物14制得化合物15。墨绿色油16.5mg，产率为30.7％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.25(s,2H),6.97(d,J＝11.4Hz,2H),6.08(s,2H),4.36(s,4H),4.29(t,J＝6.7Hz,8H),3.82(s,2H),3.63(dd,J＝11.0,3.1Hz,3H),2.95(s,2H),2.73(s,1H),2.56(s,1H),2.08–1.89(m,20H),1.42(d,J＝4.2Hz,121H)。MS：m/z计算[C₁₂₆H₂₀₁N₁₈O₃₂S₂]⁺为2542.4017，谱图显示为2543.4138。

实施例14：式(II)所示化合物的合成

根据合成式(I)所示化合物的方法由化合物15制得式(II)所示化合物。墨绿色固体12.7mg，产率为100％。¹H NMR(600MHz,Methanol-d₄)δ8.29(s,2H),7.09(s,2H),4.25(ddd,J＝25.1,8.5,4.9Hz,6H),3.25–3.11(m,7H),2.54(s,4H),2.41–2.29(m,7H),1.90–1.75(m,6H),1.61(dq,J＝14.8,7.8Hz,3H),0.90–0.81(m,3H)。HRMS：m/z计算[C₇₈H₁₀₅N₁₈O₃₂S₂]^2-为933.3253，谱图显示为933.8201。

式(II)所示化合物(NSN-MOTP)的合成过程示意图见图2。

实施例15：化合物光学性质的测定

一、实验步骤：

荧光光谱：将化合物溶于二甲基亚砜中配制成1mM的溶液作为母液，然后将上述母液稀释到2种溶液(二甲基亚砜和去离子水)中，并测定2种溶液下的激发和发射光谱。化合物的激发和发射光谱如图3所示，最大激发和发射波长如表1所示。

二、实验结果：

两个化合物的光学性质如表1及图3所示。两个化合物的最佳发射波长均已超过1000nm，处于近红外二区波段。两个化合物的激发波长处于730nm左右，远长于同类型的荧光探针。长的激发与发射波长保证了活体成像中光信号的穿透能力，同时，两个化合物的Stokes位移较大，约为340nm，可有效提升成像质量。综上所述，两个化合物的光学性质优异，十分适于进行近红外二区的活体荧光成像。

表1化合物的光学性质

实施例16：化合物光稳定性的测定

一、实验步骤：

将式(I)、式(II)所示化合物溶于二甲基亚砜中配制成10μM的溶液，将上述溶液置于激发波长下，不间断照射30分钟，每10秒采集其发射光强度。

二、实验结果：化合物的稳定性结果如图4所示。在激发光(735nm)连续30分钟地照射下，两探针的发射强度稳定，未发生明显衰减，显示两探针光稳定性优良，适于进行近红外二区荧光成像。

实施例17探针与PSMA亲和力测定

一、实验步骤：

将LNCaP细胞裂解物(含有大量PSMA)与待测的化合物(0.01nM-100μM，每个浓度平行三孔)在4μM N-乙酰天门冬氨酰谷氨酸(NAAG)存在下于37℃下孵育2小时。NAAG被PSMA水解的产物谷氨酸与谷氨酸检测试剂盒(Molecular Probes Inc.,Eugene,OR,USA)的工作溶液在37℃孵育1小时。利用酶标仪检测每孔荧光强度(激发波长490nm，发射波长642nm)，确定PSMA酶活性被抑制50％的样品浓度，得到IC₅₀值，根据Cheng-Prusoff方程K_i＝IC₅₀/(1+S/Km)计算得到探针的K_i值。

二、实验结果：

1.式(I)所示化合物与式(II)所示化合物的K_i值分别为80pM和90pM，两化合物的活性均优于在相同测量条件下¹⁹F-DCFPyL(K_i＝6.1nM)，¹⁸F-DCFPyL为目前处于临床三期的前列腺肿瘤显像剂。参见Giesel,F.L.；Will,L.；Lawal,I.；Lengana,T.；Kratochwil,C.；Vorster,M.；Neels,O.；Reyneke,F.；Haberkon,U.；Kopka,K.；Sathekge,M.Intraindividual Comparison of ¹⁸F-PSMA-1007and ¹⁸F-DCFPyL PET/CT in theProspective Evaluation of Patients with Newly Diagnosed Prostate Carcinoma:APilot Study.J.Nucl.Med.2018,59,1076-1080.

实施例18：近红外二区荧光活体成像实验

一、实验步骤：

(1)配制式(I)所示化合物的注射液(0.5mg/mL，5％DMSO，95％生理盐水)；

(2)将100μL注射液经尾静脉注射到PSMA低表达荷瘤小鼠(balb/c，PC3)与两种PSMA高表达荷瘤小鼠(balb/c，LNCaP与balb/c，22rv1)体内，分别于注射后30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、12小时、24小时和48小时对小鼠进行成像，小鼠处于异氟烷麻醉状态。(成像条件：792nm激光器激发，1000nm滤镜进行采集，曝光时间：50ms)。

二、实验结果：

不同时间点，式(I)所示化合物在荷瘤小鼠体内的分布如图6与图7所示，式(II)所示化合物在荷瘤小鼠体内的分布如图5所示。在通过小鼠尾静脉注射给药一段时间之后，两种化合物均能在肿瘤组织中进行富集，并从正常组织中的进行清除。两种化合物成像的信噪比较高，均能够实现对小鼠体内的肿瘤组织进行成像，具成像效果优良。其中式(I)所示化合物的显像能力更为优良，该化合物在显像时具有更高的信噪比，能够在更短的时间内对肿瘤进行成像。在PSMA高表达的LNCaP荷瘤小鼠体内，药物注射1小时即可对肿瘤的边界进行区分。至24小时时，在两种鼠体内依然可以看到肿瘤部位的信号，说明药物在小鼠体内稳定性较好，可以进行长时间显像。

实施例19：近红外二区荧光术中导航及肿瘤清扫实验

一、实验步骤：

(1)配制式(I)所示化合物的注射液(0.5mg/mL，5％DMSO，95％生理盐水)；

(2)将100μL注射液经尾静脉注射到荷瘤小鼠(balb/c，LNCaP)体内，于注射后24小时对小鼠进行实时成像，并在实时成像的指引下对小鼠体内的肿瘤进行切除和清扫。手术全程中小鼠均处于异氟烷麻醉状态(成像条件：792nm激光器进行激发，1000nm滤镜进行采集，曝光时间：50ms)。

二、实验结果：

术中导航过程如图8所示，化合物的成像质量较好，肿瘤组织信号较强，信噪比高，边界清晰，使得手术过程中对于肿瘤与正常组织的区分的十分准确。同时由于化合物的光学性质优良，成像所需曝光时间较短，仅为50ms，在实时成像的过程中可以保证每秒有20帧的图像，使得手术过程中能够实现实时、连续且流畅的图像信号反馈。

在手术中，通过术中导航技术的应用，能够在减小正常组织损伤的同时对小鼠体内的肿瘤组织进行更为彻底的清除，尤其是对在切除中没能清除干净的残存瘤组织与尺寸较小的转移瘤能够进行较为彻底的清除。

以上均说明化合物的生物学性质与光学性质优良，十分适合PSMA高表达型前列腺癌的荧光成像与术中导航(清扫)。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.靶向PSMA的双苯并噻二唑类化合物，其特征在于，其结构如式(I)或式(II)所示：

2.权利要求1所述化合物的衍生物，其特征在于，所述衍生物包括式(I)或式(II)所示化合物的药用可接受的盐、酯或酰胺类化合物。

3.前列腺癌及相关疾病的诊断或检测试剂，其特征在于，有效成分为权利要求1所述化合物和/或权利要求2所述衍生物。

4.靶向PSMA的荧光探针，其特征在于，有效成分为权利要求1所述化合物和/或权利要求2所述衍生物。

5.权利要求1所述化合物和/或权利要求2所述衍生物的以下任一应用：

i)用于制备前列腺癌及相关疾病的诊断或检测试剂；

ii)用作靶向PSMA的荧光探针。

6.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于，式(I)所示化合物的制备方法包括以下步骤：

1)取31.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入46.5mmol叔丁醇，46.5mmol二环己基碳二亚胺与1.6mmol 4-二甲氨基吡啶；30℃回流反应过夜；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入1.3mmol Pd(PPh₃)₄与12.7mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物2；

2)取1.0-4.5mmol化合物1，3.0-16.6mmol化合物2和0.20-1.27mmolPdCl₂(PPh₃)₂溶于80-150mL甲苯，氮气保护下，120℃回流反应2小时；柱色谱分离得到化合物3，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

3)将化合物3溶于100mL乙酸，加入23.5-36.0mmol还原铁粉，100℃回流30分钟，碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，旋蒸除去溶剂；柱色谱分离得到化合物4，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-3:1；

4)将化合物4溶于50mL吡啶，加入1.19-7.7mmolN-亚磺酰苯胺和10.0-22.1mmol三甲基氯硅烷，80℃反应12小时，加入冰水，乙酸乙酯萃取；柱色谱分离得到化合物5，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为4-7:1；

5)将化合物5溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时，旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，二氯甲烷、石油醚洗涤固体，得到化合物6；

6)将化合物6加入到50ml二氯甲烷中，加入0.098-0.37mmol 2,3,5,6-四氟苯酚和0.098-0.37mmol DCC，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物7，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

7)将化合物7溶于50ml二氯甲烷，加入0.12-0.16mmol

与0.14mmol三乙胺，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物8，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-2:2-1；

8)将化合物8溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时；旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，依次用二氯甲烷、乙醚、石油醚洗涤固体，真空干燥，得到式(I)所示化合物；

化合物1～化合物8的结构分别如下：

7.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于，式(II)所示化合物的制备方法包括以下步骤：

1)取21.0mmol化合物

悬于CH₂Cl₂中，依次加入63.0mmol 2-(三甲基硅烷基)乙醇，63.0mmol二环己基碳二亚胺与2.2mmol 4-二甲氨基吡啶；60℃回流反应4h；反应完全后，抽滤除去固体杂质，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离纯化后，溶于甲苯中，置换氮气并在氮气保护下加入0.9mmolPd(PPh₃)₄与8.6mmol六正丁基二锡；120℃下反应2小时；冷却至室温，加入30ml水，乙醚萃取，旋蒸除去溶剂后，得到化合物9；

2)取1.0-4.5mmol化合物1，3.0-16.6mmol化合物9和0.20-1.27mmolPdCl₂(PPh₃)₂溶于80-150mL甲苯，氮气保护下，120℃回流反应2小时；柱色谱分离得到化合物10，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

3)将化合物10溶于100mL乙酸，加入23.5-36.0mmol还原铁粉，100℃回流30分钟，碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，旋蒸除去溶剂；柱色谱分离得到化合物11，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-3:1；

4)将化合物11溶于50mL吡啶，加入1.19-7.7mmol N-亚磺酰苯胺和10.0-22.1mmol三甲基氯硅烷，80℃反应12小时，加入冰水，乙酸乙酯萃取；柱色谱分离得到化合物12，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为4-7:1；

5)将化合物12溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时，旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，二氯甲烷、石油醚洗涤固体，得到化合物13；

6)将化合物13加入到50ml二氯甲烷中，加入0.098-0.37mmol 2,3,5,6-四氟苯酚和0.098-0.37mmolDCC，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物14，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为3-6:1；

7)将化合物14溶于50ml二氯甲烷，加入0.12-0.16mmol

与0.14mmol三乙胺，室温反应6小时；柱色谱分离得到化合物15，展开剂为石油醚:乙酸乙酯体积比为1-2:2-1；

8)将化合物15溶于10ml二氯甲烷中，加入10ml三氟乙酸，室温反应4小时；旋蒸除去二氯甲烷和三氟乙酸，依次用二氯甲烷、乙醚、石油醚洗涤固体，真空干燥，得到式(II)所示化合物；

化合物1、化合物9～化合物15的结构分别如下：

Images