DE102011052348B3

DE102011052348B3 - Präkursorverbindungen für die Radiosynthese von [18F]Norchlor-fluor-homoepibatidin

Info

Publication number: DE102011052348B3
Application number: DE102011052348A
Authority: DE
Inventors: René Smits; Alexander Hoepping; Achim Hiller; Winnie Deuther-Conrad; Peter Brust; Jörg Steinbach; Osama Sabri; Steffen Fischer; Marianne Patt; Jörg Thomas Patt
Original assignee: Universitaet Leipzig; ABX Advanced Biochemical Compounds GmbH; Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Current assignee: Universitaet Leipzig; ABX Advanced Biochemical Compounds GmbH; Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-08-02
Also published as: WO2013017585A1; KR20140049023A; US20150259338A1; CA2841800A1; BR112014002135A2; EP2739622A1; US9428497B2; JP2014521677A; AU2012292139A1; CN103781784A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung der Formel Ia oder Ibworin R1-CO2R3, -COR4 oder -R5 darstellt, worin R3 unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt, R4 Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt und R5 Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt, R2-N+(R6)(R7)(R8)X– oder eine Nitrogruppe darstellt, worin R6, R7, R8 unabhängig von einander unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl oder unsubstituiertes oder substituiertes -(CH)n- mit n = 1 bis 12 darstellen mit der Maßgabe, dass zumindest zwei der Substituenten R6, R7 und R8 C1-C6-Alkyl sind, und X– ein Halogenid, Sulfonat, unsubstituiertes oder substituiertes Acetat, Sulfat, Hydrogensulfat, Nitrat, Perchlorat oder Oxalat darstellt.

Description

Die Erfindung betrifft Präkursorverbindungen für die Radiosynthese der enantiomerenreinen nikotinischen Acetylcholinrezeptorliganden (-)-[¹⁸F]Norchlor-fluor-homoepibatidin und (+)-[¹⁸F]Norchlor-fluor-homoepibatidin. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Präkursorverbindungen sowie Verwendungen dieser Präkursorverbindungen.
(-)-[¹⁸F]Norchlor-fluor-homoepibatidin, das im Folgenden als (-)-[¹⁸F]NCFHEB bezeichnet wird, und (+)-[¹⁸F]Norchlor-fluor-homoepibatidin, das im Folgenden als (+)-[¹⁸F]NCFHEB bezeichnet wird, sind geeignete PET-Radiotracer für die nuklearmedizinische Diagnostik im Tierversuch (Synapse 2008, 62, 205–18). Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein Standardverfahren der nuklearmedizinischen bildgebenden Diagnostik und wird insbesondere in der Onkologie und Neurologie und hier u. a. in der Diagnose von Demenzerkrankungen eingesetzt.
Mehr als die Hälfte der Demenzerkrankungen sind durch die Alzheimer Krankheit (AK) bedingt. Eine gesicherte Diagnose der AK ist erst im Stadium der Demenz möglich, das heißt, wenn bereits schwere kognitive Symptome vorliegen. Während cholinerge Markerenzyme vermutlich erst in fortgeschrittenen Krankheitsstadien der AK deutlich reduziert sind, lassen pathologische Studien vermuten, dass eine Reduktion nikotinischer Acetylcholinrezeptoren ein spezifisches und frühes Ereignis bei der AK ist (Biol. Psychiatry 2001, 49, 200–210, Arch Neurol 2006, 63, 1771–6). Bisher haben nur wenige klinische Bildgebungsstudien nikotinische Acetylcholinrezeptoren mittels Single Photonen Computer Tomographie (SPECT) oder PET dargestellt (Eur J Nucl Med Mol Imaging 2008, 35 Suppl 1, S30–45, J Neurol Neurosurg Psychiatry 2007, 78, 356–62). Die in diesen Studien verwendeten Radioliganden zeigen jedoch entweder eine hohe unspezifische Bindung oder sind methodisch schlecht geeignet, nikotinische Acetylcholinrezeptoren absolut zu quantifizieren. Untersuchungen mit 2-[¹⁸F]F-A85380 bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen, unter anderem der AK und Vorstufen der AK, sogenannte leichte kognitive Störungen (LKS), zeigen eine frühzeitige Reduktion nikotinischer Acetylcholinrezeptoren bereits im Stadium der LKS und lassen eine Aussage hinsichtlich der Prognose der Patienten vermuten. Allerdings erfordert die Nutzung des bisher üblichen Radiotracers (2-[¹⁸F]F-A-85380) für das Neuroimaging nikotinischer Acetylcholinrezeptoren in Patienten eine 7-stündige Akquisitionszeit, welche die Eignung des Radiotracers für routinemäßige klinische PET-Untersuchungen verhindert. Der neue Radioligand (-)-[¹⁸F]NCFHEB weist in ersten präklinischen Untersuchungen eine um mehr als das 2-fach höhere Hirnaufnahme in Mäusen und Ferkeln als diejenige von 2-[¹⁸F]F-A-85380 auf (Synapse 2008, 62, 205–18). PET-Untersuchungen in Ferkeln zeigen weiterhin, dass (-)-[¹⁸F]NCFHEB eine deutlich schnellere Bindungskinetik im Gehirn aufweist als 2-[¹⁸F]F-A-85380. Diese schnellere Kinetik sollte daher den klinischen Einsatz von (-)-[¹⁸F]NCFHEB als ersten potentiellen diagnostischen Frühmarker der AK erlauben. Möglicherweise lassen sich mittels (-)-[¹⁸F]NCFHEB prognostische Aussagen bereits im Stadium der Prädemenz treffen. Des Weiteren würde mittels (-)-[¹⁸F]NCFHEB PET eine In-vivo-Bildgebung zur Beurteilung neuer Therapieansätze zur Verfügung stehen.
Die Synthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB startet nach dem Stand der Technik vom racemischen Brom-Präkursor, dessen Tropanstickstoff als Ethylcarbamat geschützt ist. Die Synthese erfolgt unter Nutzung einer Mikrowelle. Nach der Radiosynthese werden die Enantiomere über eine chirale HPLC getrennt. Anschließend erfolgt eine zweite HPLC an einer Umkehrphase zur abschließenden Reinigung des Produktes. Die radiochemische Ausbeute beträgt ca. 2 %. (J. Lab. Comp. Radpharm. 2003, 46, 168, Synapse 2008, 62, 205).
Die niedrige Gesamtausbeute und die aufwendige Reinigung machen eine kommerzielle Nutzung dieses Präkursors unwahrscheinlich und erschweren die Herstellung der entsprechenden F-18 Verbindungen (vergl. Verbindungen 1 und 2) für den klinischen Gebrauch.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere Verbindungen angegeben werden, die eine einfachere Herstellung von (-)-[¹⁸F]NCFHEB und (+)-[¹⁸F]NCFHEB ermöglichen. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen sowie die Verwendungen dieser Verbindungen in der Radiosynthese angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4, 5, 11 und 12 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Verbindung der Formel Ia oder Ib
vorgesehen, worin
R¹-CO₂R³, -COR⁴ oder -R⁵ darstellt, worin
R³ unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt,
R⁴ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt und
R⁵ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt,
R²-N⁺(R⁶)(R⁷)(R⁸)X^– oder eine Nitrogruppe darstellt, worin
R⁶, R⁷, R⁸ unabhängig von einander unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl oder unsubstituiertes oder substituiertes -(CH)_n- mit n = 1 bis 12 darstellen mit der Maßgabe, dass zumindest zwei der Substituenten R⁶, R⁷ und R⁸ C₁-C₆-Alkyl sind, und
X^– ein Halogenid, Sulfonat, unsubstituiertes oder substituiertes Acetat, Sulfat, Hydrogensulfat, Nitrat, Perchlorat oder Oxalat darstellt.
Die Verbindungen der Formel Ia und Ib sind Präkursoren für die Herstellung der Radiotracer (-)-[¹⁸F]NCFHEB (Verbindung der Formel Xa) bzw. (+)-[¹⁸F]NCFHEB (Verbindung der Formel Xb). Bei Verwendung der Verbindungen der Formel Ia und Ib als Präkursor werden Ausbeuten an diesen Radiotracern von über 70% und in hoher chemischer und radiochemischer Reinheit erhalten. Aufgrund des Einsatzes des enantiomerenreinen Präkursors der Formel Ia entfällt die zeitaufwendige Separierung der Enantiomere und die Verbindung der Formel Xa kann steril in einer kurzen Gesamtsynthesezeit mit hoher spezifischer Aktivität (>350 GBq/µmol) und hoher Aktivität (bis zu 400 GBq) für diagnostische PET-Untersuchungen hergestellt werden.
Der Ausdruck „C₁-C₆-Alkyl“ bezieht sich auf geradkettige oder verzweigte gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele von C₁-C₆-Alkyl-Gruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl und tert-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl.
Der Ausdruck “substituiertes C₁-C₆-Alkyl“ bezieht sich auf C₁-C₆-Alkyl, wie oben definiert, die einen oder mehrere Substituenten aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus NH₂, NH(C₁-C₄-alkyl), N(C₁-C₄-alkyl)₂, Halogen, C₁-C₄-Alkyl, OH, O(C₁-C₄-alkyl), NO₂, CN, CO₂H oder CO₂(C₁-C₄-Alkyl) besteht, wobei jede der vorstehenden C₁-C₄-Alkyl-Gruppen unsubstituiert oder mit zumindest einem Halogenatom substituiert ist.
Der Ausdruck „unsubstituiertes oder substituiertes -(CH)_n- mit n = 1 bis 12“ bezieht sich auf eine geradkettige Kohlenstoffkette mit 1 bis 12 Methyleneinheiten (CH₂), die vollständig gesättigt ist und einen ersten Anknüpfungspunkt zum Ammonium-Stickstoffatom der N⁺(R⁶)(R⁷)(R⁸)X^–-Gruppe und einen zweiten Anknüpfungspunkt zu einer festen Phase aufweist. Zumindest eine der Methyleinheiten kann substituiert sein, beispielsweise mit zumindest einem Halogenatom. Beispielsweise können eine oder alle Methyleneinheiten perfluoriert sein.
Beispiele einer festen Phase sind Materialien, die eine feste oder halbfeste Oberfläche besitzen wie beispielsweise Harze, Polymere, Glas oder andere Oberflächen.
Der Ausdruck „Nitro“ bezieht sich auf die Gruppe NO₂, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist.
Der Ausdruck „Halogenid“ bezieht sich auf Chlorid, Bromid und Iodid.
Der Ausdruck „Halogen“ bezieht sich auf Fluor, Chlor, Brom und Iod.
Die für X^– angegebenen Reste Halogenid, Sulfonat, Acetat, Sulfat, Hydrogensulfat, Nitrat, Perchlorat und Oxalat bezeichnen jeweils die anionische Gruppe des zugehörigen Salzes. Ist die anionische Gruppe zwei- oder mehrwertig, so ist das Kation in einer Anzahl vorhanden, die der Wertigkeit der anionischen Gruppe entspricht.
Der Ausdruck „Sulfonat“ bezieht sich auf Salze der Sulfonsäuren der allgemeinen Formel R⁹-SO₃ ^–, wobei R⁹ eine halogen-substituierte oder unsubstituierte C₁-C₆-Alkylgruppe oder eine substituierte Arylgruppe darstellen kann. Beispiele für Sulfonate sind Mesylat (R⁹ = CH₃), Triflat (R⁹ = CF₃) und Tosylat (R⁹= 4-Methylphenyl).
Der Ausdruck „substituiertes Acetat“ bezieht sich auf halogenierte Acetate der allgemeinen Formel (R¹⁰)(R¹¹)(R¹²)-CCO-, wobei R¹⁰, R¹¹, R¹² Halogene sind. Beispiele substituierter Acetate sind Trifluoracetat (R¹⁰ = R¹¹ = R¹² = F) und Trichloracetat (R¹⁰ = R¹¹ = R¹² = Cl).
R³ ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methyl, Ethyl, tert-Butyl, (9H-Fluorenyl)methyl, Allyl und Benzyl besteht. Besonders bevorzugt ist R³ tert-Butyl.
R⁴ ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Methyl und Trifluormethyl besteht. Besonders bevorzugt ist R⁴ Methyl.
R⁵ ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Benzyl, Methoxybenzyl, Dimethoxybenzyl, Allyl, Diphenyl und Trityl besteht. Besonders bevorzugt ist R⁵ Trityl.
R⁶, R⁷, R⁸ sind vorzugsweise unabhängig von einander aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methyl, Ethyl und tert-Butyl besteht. Bevorzugt sind R⁶, R⁷, R⁸ Methyl.
X^– ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Chlorid, Bromid, Iodid, Mesylat und Triflat besteht. Besonders bevorzugt ist Iodid.
Eine bevorzugte Verbindung ist (-)-5-(8-(Tert-butoxycarbonyl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Verbindung der Formel Ia-1).
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel Ia vorgesehen, wobei das Verfahren zumindest einen der folgenden Schritte umfasst. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest die Schritte 1, 2 und 3 in der angegebenen Reihenfolge. Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren zumindest die Schritte 1, 2, 3, 4, 5 und 6 in der angegebenen Reihenfolge.
Es ist für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, dass die beschriebene Vorgehensweise sich analog auch auf die Synthese einer Verbindung der Formel Ib übertragen lässt mit dem einzigen Unterschied, dass in Schritt 5 von einer Verbindung der Formel VI anstelle einer Verbindung der Formel V ausgegangen wird und dann in Schritt 6 das Reaktionsprodukt dieses veränderten Schrittes 5 eingesetzt wird.
Die Synthese der Verbindung der Formel Ia-1, die ein (-)-[¹⁸F]NCFHEB-Präkursor ist, ist im nachfolgenden Schema 1 dargestellt. Verbindung Ia-1 ist eine Verbindung, die unter die allgemeine Formel Ia fällt.
Schema 1: Synthese des (-)-[¹⁸F]NCFHEB-Präkursors Ia-1.
Schritt 1
Das erfindungsgemäße Verfahren kann das Umsetzen einer Verbindung der Formel II mit 2-Fluor-5-iodpyridin unter Verwendung eines Palladiumkatalysators
zu einer Verbindung der Formel III umfassen.
Das Verfahren umfasst das Umsetzen einer Verbindung der Formel II, die mit einer Benzyloxycarbonyl-Schutzgruppe versehen ist. Verbindungen dieses Typs sind dem Fachmann durch bekannte Synthesen aus der Literatur zugänglich (J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 2001, 1044). Die Verwendung der Benzyloxycarbonyl-Schutzgruppe ermöglicht eine effiziente Synthese der Ausgangsverbindung der Formel II und eine Schutzgruppenabspaltung unter milden hydrogenolytischen Bedingungen.
Die Verbindung der Formel II wird bevorzugt mittels einer reduktiven Heck-Kupplung in die racemische Verbindung der Formel III überführt. Für die exospezifische Einführung des Pyridinsubstituenten eignen sich Palladiumkatalysatoren wie Palladium(II)acetat, Tetrakis(triphenylphosphin)palladium, Bis(triphenyl-phosphin)-palladium(II)diacetat und trans-Di(µ-acetat)bis[o-(di-o-tolyl-phosphin)benzyl]dipalladium(II) (CataCXium^® C), wobei trans-Di(µ-acetat)bis[o-(di-o-tolyl-phosphin)benzyl]dipalladium(II) bevorzugt ist. Ein kommerziell verfügbares Beispiel für trans-Di(µ-acetat)bis[o-(di-o-tolyl-phosphin)benzyl]dipalladium(II) ist „CataCXium^® C“ (Handelsname, vertrieben von Sigma-Aldrich Co., St. Louis, US).
Schritt 2
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Abspaltung der Schutzgruppe in einer Verbindung der Formel III mit Wasserstoff unter Verwendung eines Palladiumkatalysators unter Erhalt einer Verbindung der Formel (IV)
umfassen. Dieser Verfahrensschritt umfasst somit eine hydrogenolytische Abspaltung der Schutzgruppe von der Verbindung der Formel III, wodurch die Verbindung der Formel IV erhalten wird. Die Abspaltung dieser Schutzgruppe ist vorteilhaft, weil sich das freie Amin effektiv durch chirale HPLC unter Verwendung einer chiralen stationären Phase in die einzelnen Enantiomere trennen lässt.
Schritt 3
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner eine Enantiomerentrennung der Verbindung der Formel IV unter Erhalt von Verbindungen der Formel V und/oder der Formel VI
umfassen. Dabei werden die Verbindungen der Formel V und VI getrennt von einander erhalten. Die Enantiomerentrennung kann über dem Fachmann bekannte enantioselektive Phasen wie Brush, Helikale Polymere, Cyclodextrine oder Kronenether oder über Ligandenaustauschphasen, Proteine, makrocyclische Ligandenaustauschphasen, Kohlenstoff oder Keramik-basierte Phasen erfolgen. Die Enantiomerentrennung erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer chiralen stationären Phase. Ein Beispiel einer geeigneten und kommerziell verfügbaren chiralen stationären Phase ist die Chiralpak^® IA-Phase (Handelsname der Daicel Chemicals Industries Ltd, JP). Ein bevorzugtes Laufmittel ist Acetonitril/0,1% Diethylamin.
Die so erhaltenen Enantiomere sind (-)-Norchlor-fluor-homoepibatidin (Verbindung der Formel V), das auch als (-)-NCFHEB bezeichnet wird, und (+)-Norchlor-fluor-homoepibatidin (Verbindung der Formel VI), das auch als (+)-NCFHEB bezeichnet wird. (-)-NCFHEB kann als Ausgangsstoff für die Synthese des enantiomerenreinen Präkursors der Formel Ia-1 verwendet werden. Weiterhin kann (-)-NCFHEB als kalter Referenzstandard in der Radiosynthese Verwendung finden.
(+)-NCFHEB kann als Ausgangsstoff für die Synthese des enantiomerenreinen Präkursors der Formel Ib-1 verwendet werden. Weiterhin kann (+)-NCFHEB als kalter Referenzstandard in der Radiosynthese Verwendung finden.
Schritt 4
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Substitution des Fluors in einer Verbindung der Formel V mit einem Dialkylamin unter Erhalt einer Verbindung der Formel VII
umfassen, wobei R¹³ und R¹⁴ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Methyl, Ethyl und Propyl besteht. Bevorzugt sind R¹³ und R¹⁴ Methyl. Das Dialkylamin weist dabei die allgemeine Formel (R¹³ R¹⁴)NH auf.
Die Reaktion erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Dimethylamin Hydrochlorid und Kaliumcarbonat in Dimethylsulfoxid bei 100°C. Besonders bevorzugt wird die Synthese durch Erhitzen der Verbindung der Formel V in einer Lösung von Dimethylamin in Ethanol im Autoklaven durchgeführt.
Schritt 5
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Einführung einer Schutzgruppe in die Verbindung der Formel VII unter Erhalt einer Verbindung der Formel VIII
umfassen.
Verbindungen der Formel VII können nicht ohne weiteres quarternisiert werden. Vor der abschließenden Quarternisierung sollte daher der Stickstoff am Tropanring wieder mit einer ebenfalls für die Radiosynthese geeigneten Schutzgruppe versehen werden, wodurch eine Verbindung der Formel VIII erhalten wird.
Schritt 6
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Quarternisierung der Verbindung der Formel VIII mit einem Alkylierungsmittel zu einer Verbindung der Formel Ia umfassen. Ein bevorzugtes Alkylierungsmittel ist Methyliodid.
Die Wahl des Alkylierungsmittels ist entscheidend für den Erfolg der Reaktion. Typischerweise alkyliert man nach dem Stand der Technik mit Methyliodid oder Methyltriflat. Wie nun überraschenderweise gefunden wurde, eignet sich die Verwendung von Methyltriflat nicht für die Herstellung der Trimethylammoniumsalze, da aufgrund der hohen Reaktivität dieses Alkylanz eine Reihe von Nebenprodukten entsteht. Nur unter Verwendung von Methyliodid erhält man die Zielverbindung Ia-1 in hoher Ausbeute und sehr guter Reinheit. Das Gegenanion von Verbindung Ia-1 lässt sich durch dem Fachmann bekannte Verfahren austauschen.
Verbindung Ia-1 ist eine Verbindung, die unter die allgemeine Formel Ia fällt.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die Verwendung einer Verbindung der Formel Ia zur Herstellung einer Verbindung der Formel IXa
vorgesehen. Das Verfahren zur Herstellung der Verbindung IXa umfasst vorzugsweise zumindest einen der Schritte 7 und 8. Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte 7 und 8 in der angegebenen Reihenfolge.
Es ist für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, dass sich die beschriebene Vorgehensweise analog auch auf die Synthese von (+)-[¹⁸F]NCFHEB übertragen lässt mit dem einzigen Unterschied, das eine Verbindung der Formel Ib zur Herstellung der Verbindung IXb verwendet wird.

Schema 2: Radiochemische Synthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB mit Präkursor Ia-1
Schritt 7
Eine Verbindung der Formel Ia wird in eine Verbindung der Formel Xa
umführt, wobei R¹-CO₂R³, -COR⁴ oder -R⁵ darstellt, worin
R³ unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt,
R⁴ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt und
R⁵ unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt.
Verbindungen der Formel Ia werden in Schritt 7 in einer nukleophilen Fluorierung mit ¹⁸F-Fluorid in die entsprechenden fluorierten Verbindungen der Formel Xa überführt. ¹⁸F-Fluorid wird üblicherweise im Cylotron durch Bestrahlung von 98 % angereichertem H₂ ¹⁸O mit Protonen einer Energie von 16 MeV hergestellt. Die auf diesem Wege erhaltene wässrige ¹⁸F-Fluoridlösung wird direkt in ein organisches Lösungsmittel (vorzugsweise MeCN) überführt, in dem definierte Mengen eines Phasen-Transfer-Katalysators (PTC), wie Kronenether oder quartäre Ammoniumsalze sowie Alkali- oder Erdalkalisalze gelöst sind. Als PTC werden vorzugsweise ein [2,2,2]-Kryptand (Kryptofix^® oder K222) oder Tetrabutylammoniumhydroxid oder wahlweise andere Kronenether wie 18-C-6 genutzt. Die ¹⁸F-Markierung wird vorzugsweise unter thermischer Reaktionsführung im geschlossenen Reaktionsgefäß bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Bei Reaktionszeiten von weniger als 30 Minuten werden hohe Markierungsausbeuten und in der Regel nur wenige radioaktive Nebenprodukte erhalten.
Die ¹⁸F-Markierung kann auch als mikrowellengestützte Reaktion durchgeführt werden. Dazu werden auf ein geschlossenes spezielles Reaktionsgefäß Mikrowellen mit einer Leistung von 50 bis 150 W, bevorzugt 75 bis 85 W eingestrahlt.
Zur Bestimmung der Markierungsausbeute und radioaktiven Nebenprodukte kann die Dünnschichtchromatographie (DC) und die High Performance Liquid Chromatography (HPLC) herangezogen werden.
Schritt 8
Eine Verbindung der Formel Xa wird mit einer Säure zu einer Verbindung der Formel IXa
umgesetzt. Die Säure ist vorzugsweise eine verdünnte Säure. Beispiele verdünnter Säuren sind Mineralsäuren, wie Salz- oder Phosphorsäure, organische Säuren, wie Essigsäure oder Oxalsäure.
Nach der in Schritt 7 vorgenommenen ¹⁸F-Markierung erfolgt in Schritt 8 die Abspaltung der Schutzgruppen von den ¹⁸F-Intermediaten nach konventionellen Verfahren, vorzugsweise aber durch optimierte neuartige Prozeduren. Dabei wird das Reagenz zur Abspaltung (Spaltlösung) als wässrige Lösung den Ansätzen zugesetzt, wodurch die Reaktion insbesondere mit den wassermischbaren Solvenzien MeCN, DMF oder DMSO möglich ist. Der Einsatz molarer Lösungen von Säuren bzw. Basen und erhöhte Temperaturen von 80 °C bis 100 °C, bevorzugt bei 100 °C führen zu hohen Umsätzen in kurzen Reaktionszeiten. Als saure Spaltlösung können neben der, dem Fachmann bekannten Trifluoressigsäure (TFA), organische Säuren wie 20%ige Essigsäure oder Oxalsäure, insbesondere aber anorganische Säuren, wie 0,5–1 M Salz- oder 0,5–1 N Phosphorsäure genutzt werden. Als basische Spaltlösung ist 0,5–1 N Natriumhydroxid-Lösung bevorzugt.
Zur Aufreinigung des Reaktionsproduktes kann anschließend die Festphasenextraktion (SPE) unter Verwendung von RP-Phasen oder Ionenaustauscherharzen vorzugsweise als Kartuschentechnik genutzt werden. Bewährt haben sich insbesondere mit Ethanol konditionierte Kartuschen von C18-Phasen, wie Sep-Pak C18 Plus (Waters, USA) oder Mixed-Mode-Phasen mit Kationaustauscher- und RP-Funktionen wie O- SIS MCX (Waters, USA).
Besser ist es, die wässrige Reaktionslösung (nach Abspaltung der Schutzgruppe) direkt einer semi-präparativen HPLC zuzuführen, wobei Trennungen an konventionellen C18-Umkehrphasen mit gepufferten wässrig-organischen Eluenten, wahlweise im sauren, neutralen oder basischen Milieu, hohe Trennleistung und hochreine Produktlösungen garantieren.
Der Radiotracer (-)-[¹⁸F]NCFHEB (Verbindung der Formel IXa) wird auf diese Art und Weise in Ausbeuten über 70% in hoher chemischer und radiochemischer Reinheit erhalten. Aufgrund des Einsatzes des chiralen Präkursors der Formel Ia entfällt die zeitaufwendige Separierung der Enantiomere und die Verbindung kann steril in einer kurzen Gesamtsynthesezeit mit hoher spezifischer Aktivität (>350 GBq/µmol) und hoher Aktivität (bis zu 400 GBq) für diagnostische PET-Untersuchungen hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, näher erläutert.
Beispiele
Die verwendeten Abkürzungen haben folgende Bedeutung:

Boc: = tert-Butyloxycarbonyl
Boc₂O: = Di-tert-butyldicarbonat
DCM: = Dichlormethan
DMAP: = 4-(N,N-Dimethylamino)pyridin
DMF: = N,N-Dimethylformamid
EE: = Essigester (Ethylacetat)
EtOH: = Ethanol
eq: = Equivalent
FMOC-Cl: = Fluorenyloxycarbonylchlorid
HCl: = Chlorwasserstoffsäure
Hex: = Hexan
HNMe₂: = Dimethylamin
HPLC: = Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
K₂₂₂: = 1,10-Diaza-4,7,13,16,21,24-hexaoxabicyclo[8.8.8]hexacosan
K₂CO₃: = Kaliumcarbonat
MeCN: = Acetonitril
MeI: = Methyliodid
MeOH: = Methanol
Pd/C: = Palladium auf Aktivkohle
PE: = Petrolether
PTK: = Phasentransferkatalyse
RT: = Raumtemperatur
TEA: = Triethylamin
THF: = Tetrahydrofuran

7,79 g (32 mmol, 1 eq) meso-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-en-8-carbonsäure-benzylester (II) werden in 73 ml DMF gelöst. Es erfolgt die Zugabe von 15,5 ml TEA (112 mmol, 3,5 eq) und 17,9g (80 mmol, 2,5 eq) 2-Fluor-5-iodpyridin. Die Lösung wird unter Argon gesetzt und mit 1,8 g (1,92 mmol, 6 mol%) trans-Bis(acetato)bis[o-(di-o-tolylphosphino)benzyl]-dipalladium(II) versetzt. Schließlich erfolgt die Zugabe von 3,2 ml (84,9 mmol, 2,65 eq) Ameisensäure. Die Reaktionsmischung wird für 4h bei 70°C gerührt. Nach Erkalten auf RT wird über Celite filtriert und mit EE gewaschen. Es wird mit EE und H₂O verdünnt, die Phasen werden getrennt und die wässrige Phase wird zweimal mit EE extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (EE:Hex = 1:5). Es werden 8,78 g (25,8 mmol, 80%) eines hellbraunen Feststoffes erhalten.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz) zwei rotamere Formen (RotA/RotB) führen zur Verdopplung einiger Signale: δ = 7.98–8.04 (m, 1H, RotA, 1H, RotB), 7.59 (ddd, J = 8.1 Hz, 5.6 Hz, 2.5 Hz, 1H, RotB), 7.53 (ddd, J = 8.1 Hz, 5.6 Hz, 2.5 Hz, 1H, RotA), 7.27–7.43 (m, 5H, RotA, 5H, RotB), 6.82 (dd, J = 8.5 Hz, 2.9 Hz, 1H, RotB), 6.75 (dd, J = 8.5 Hz, 2.9 Hz, 1H, RotA), 5.16–5.24 (m, 1H, RotA, 2H, RotB), 5.13 (d, J = 12.4 Hz, 1H, RotA), 4.53 (bd, J = 7.3 Hz, 1H, RotA), 4.46 (bd, J = 7.2 Hz, 1H, RotB), 4.22 (bs, 1H, RotB), 4.13 (bs, 1H, RotA), 3.20–3.27 (m, 1 H, RotA, 1H, RotB), 2.26–3.36 (m, 1H, RotA, 1 H, RotB), 1.58–1.99 (m, 6H, RotA, 6H, RotB), 1.48–1.58 (m, 1 H, RotA, 1H, RotB). Beispiel 2: Herstellung von (+/-)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (IV)
10,5 g (30.8 mmol, 1 eq) (+/-)-exo-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-8-carbonsäure-benzylester (III) werden in 140 ml Cyclohexen und 280 ml Ethanol bis zur vollständigen Auflösung gerührt. Die Lösung wird unter Argon gesetzt und es erfolgt die vorsichtige Zugabe von 6,55 g (6,15 mmol, 0,2 eq) 10% Palladium auf Aktivkohle. Das Reaktionsgemisch wird für 19 h unter Rückfluß erhitzt. Nach Erkalten auf RT wird über Celite filtriert. Der Filterrückstand wird mit MeOH gewaschen und das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer entfernt. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (MeOH:EE = 1:3). Es werden 5,2 g (25,2 mmol, 81%) eines farblosen Feststoffes erhalten.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz): δ = 8.07 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.85 (ddd, J = 8.2 Hz, 5.6 Hz, 2.5 Hz, 1H), 6.84 (dd, J = 8.5 Hz, 3.0 Hz, 1H), 3.64–3.70 (m, 1H), 3.21 (s, 1H), 3.15 (dd, J = 9.3 Hz, 5.0 Hz, 1H), 2.22 (dd, J = 13.2 Hz, 9.3 Hz, 1H), 1.50–1.89 (m, 8H). Beispiel 3: Herstellung von (-)-(1R,5S,6S)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (V) und (+)-(1S,5R,6R)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (VI)
Die Racematspaltung erfolgt über eine semipräparative chirale HPLC wie z.B. mit einer 250 × 20 mm, 5µL, CHIRALPAK^® IA Säule. 5,2 g (25,2 mmol) (+/-)-exo-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo-[3.2.1]octan-8-carbonsäure-benzylesters (III) werden in 42 ml Laufmittel (MeCN/0,1% Diethylamin) gelöst. Das Injektionsvolumen beträgt 1 ml. Die Trennung erfolgt isokratisch bei einem Fluss von 20 ml/min. Die Detektion erfolgt über einen UV-Detektor bei einer Wellenlänge von 280 nm. Die Retentionszeit des (+)-Enantiomers (VI) beträgt ca. 8–13 min, die des (-)-Enantiomers (V) ca. 19–38 min. Beide Enantiomere werden getrennt gesammelt, nach der chiralen HPLC wird das Laufmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Die Enantiomerenreinheit wird über eine analytische chirale HPLC mittels einer 250 × 4,6 mm, 5µL, CHI-RALPAK^® IA Säule bestimmt. 1 mg des jeweiligen Enantiomers werden in 1 ml Laufmittel (MeOH/0,1% TEA) gelöst. Das Injektionsvolumen beträgt 10µL. Die Trennung erfolgt isokratisch bei einem Fluss von 1 ml/min. Die Detektion erfolgt bei 280 nm. Die Retentionszeit des (+)-Enantiomers (VI) beträgt 11,5 min, die des (-)-Enantiomers (V) 17,5 min. Es werden 2,24 g (10,86 mmol, 43%, >99% ee, [α]_D ²⁰(CHCl₃, c = 0.5) = –30.9°) (-)-(1R,5S,6S)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (V) und 2,2 g (10,67 mmol, 42%, >99% ee, [α]_D ²⁰ (CHCl₃, c = 0.5) = +29.0°) (+)-(1S,5R,6R)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (VI) jeweils als farbloser Feststoff isoliert. Beispiel 4: Herstellung von (-)-(1R,5S,6S)-[5-(8-Aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-dimethylamin (VII-1)
1,01 g (4,9 mmol) (-)-(1R,5S,6S)-6-(6-Fluor-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan (VI) werden in 49 ml Dimethylamin (5.6 M Lösung in Ethanol) gelöst und in einen Autoklaven überführt. Der Autoklav wird verschlossen und es wird für 23 h unter Rühren auf 100°C erhitzt. Nach Erkalten auf RT wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird säulenchromatographisch gereinigt (EE:MeOH:TEA = 9:1:0,1). Es werden 0,95 g (4,25 mmol, 86%) eines farblosen Feststoffes erhalten.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz): δ = 8.03 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 7.45 (dd, J = 8.8 Hz, 2.5 Hz, 1H), 6.49 (dd, J = 8.8 Hz, 3.0 Hz, 1H), 3.60–3.67 (m, 1H), 3.26 (bs, 1H), 3.07 (dd, J = 9.2 Hz, 5.1 Hz, 1H), 3.05 (s, 6H), 2.18 (dd, J = 13.2 Hz, 9.2 Hz, 1H), 1.57–1.91 (m, 7H), 1.46–1.54 (m, 1H). Beispiel 5: Herstellung von (-)-(1R,5S,6S)-6-(6-Dimethylamino-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-8-carbonsäure-tert.-butylester (VIII-1)
0,95 g (4,25 mmol, 1 eq) (-)-(1R,5S,6S)-[5-(8-Aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-dimethylamin (VII-1) werden in 140 ml THF gelöst. Nach Zutropfen von 0,86 ml (6,17 mmol, 1,45 eq) TEA erfolgt die Zugabe einer Lösung von 1,35 g (6,18 mmol, 1,45 eq) Di-tert-butyldicarbonat in 10,5 ml THF. Die Lösung wird 4 h bei RT gerührt bevor das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt wird. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (EE:Hex = 1:2). Man erhält 1,34 g (4,04 mmol, 95%) als farblosen Feststoff.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz) zwei rotamere Formen (RotA/RotB) führen zur Verdopplung einiger Signale: δ = 7.94–8.02 (m, 1H, RotA, 1H, RotB), 7.29–7.38 (m, 1H, RotA, 1H, RotB), 6.47 (d, J = 8.8 Hz, 1H, RotA, 1H, RotB), 4.41 (bd, J = 7.1 Hz, 1H, RotA), 4.27 (bd, J = 7.0 Hz, 1H, RotB), 4.08 (bs, 1H, RotB), 3.96 (bs, 1H, RotA), 3.00 (m, 1H, RotA, 1H RotB), 3.05 (s, 6H, RotA), 3.04 (s, 6H, RotB), 2.15–2.26 (m, 1H, RotB), 2.19 (dd, J = 12.6 Hz, 9.5 Hz, 1H, RotA), 1.40–1.98 (m, 7H, RotA, 7H, RotB), 1.50 (s, 9H, RotA), 1.45 (s, 9 H, RotB). Beispiel 6: Herstellung von (-)-(1R,5S,6S)-5-(8-tert-Butoxycarbonyl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-1)
1,34 g (4,04 mmol, 1 eq) (-)-(1R,5S,6S)-6-(6-Dimethylamino-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-8-carbonsäure-tert.-butylester (VIII-1) werden unter Argon in 12.9 ml MeOH gelöst. Es werden nacheinander 25,1 ml (404 mmol, 100 eq) Methyliodid und 20,8 g (150,5 mmol, 37,5 eq) Kaliumcarbonat zugegeben. Der Reaktionskolben wird mit einem Glasstopfen verschlossen und unter Lichtausschluss für 5 d bei RT gerührt. Nach dieser Zeit wird mit 130 ml DCM verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird im Vakuum eingeengt, in 70 ml EE gelöst und zügig über einen Spritzenfilter filtiert. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wird mit 100 ml Diethylether versetzt und für 1 h intensiv gerührt. Der Niederschlag wird über eine Fritte abgesaugt und dreimal mit Diethylether gewaschen. Das Rohprodukt wird in 50 ml Diethylether suspendiert und mit 10 ml DCM versetzt. Nach Rühren für 1 h bei RT wird der Niederschlag abgesaugt und dreimal mit Diethylether gewaschen. Man erhält 1,34 g (2,83 mmol, 70%) als farblosen Feststoff.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz) zwei rotamere Formen (RotA/RotB) führen zur Verdopplung einiger Signale: δ = 8.37 (d, J = 2.1 Hz, 1H, RotA, 1H, RotB), 8.29 (d, J = 8.0 Hz, 1H, RotB), 8.28 (d, J = 8.4 Hz, 1H, RotA), 7.92 (dd, J = 8.6 Hz, J = 1.9 Hz, 1H, RotA, 1H, RotB), 4.45 (bd, J = 7.0 Hz, 1H, RotB), 4.35 (bd, J = 6.9 Hz, 1H, RotA), 4.10 (bs, 1H, RotA), 4.06 (bs, 1H, RotB), 3.97 (s, 9H, RotB), 3.95 (s, 9H, RotA), 3.27–3.34 (m, 1 H, RotB), 3.30 (dd, J = 9.1 Hz, 4.6 Hz, 1H, RotA), 2.28–2.38 (m, 1H, RotA, 1H, RotB), 1.98–2.08 (m, 1H, RotA), 1.41–1.97 (m, 6H, RotA, 7H, RotB), 1.50 (s, 9H, RotA), 1.48 (s, 9 H, RotB); [α]_D ²⁰(CHCl₃, c = 0.5) = –47.4°; Elementaranalyse – berechnet: C50.74 H6.81 N8.88 I26.81 – gefunden: C49.88 H6.65 N8.68 I26.79. Beispiel 7: Herstellung von (-)-6-(6-Dimethylamino-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-8-carbonsäure-9H-fluoren-9-ylmethylester (VIII-2)
219 mg (0,95 mmol, 1 eq) (-)-[5-(8-Aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-dimethylamin (VII-1) werden in 1,8 ml Dioxan und 2,75 ml 10%iger Natriumcarbonatlösung gelöst. Es erfolgt die portionsweise Zugabe von 257 mg (1 mmol, 1,05 eq) Fmoc-Cl und es wird für 1 h bei RT gerührt. Nach dieser Zeit wird mit EE verdünnt und mit Wasser gewaschen. Die wässrige Phase wird dreimal mit EE reextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (EE:Hex = 1:2). Man erhält 422 mg (0,93 mmol, 98%) als farblosen Schaum/Feststoff.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz) zwei rotamere Formen (RotA/RotB) führen zur Verdopplung einiger Signale: δ = 8.02 (d, J = 2.3 Hz, 1H, RotA), 7.98 (d, J = 2.2 Hz, 1H, RotB), 7.78 (bd, J = 7.6 Hz, 2H, RotB), 7.73 (d, J = 7.5 Hz, 2H, RotA), 7.64 (bd, J = 6.6 Hz, 2H, RotB), 7.53 (d, J = 7.5 Hz, 1H, RotA), 7.47 (d, J = 7.5 Hz, 1H, RotA), 7.17–7.43 (m, 5H, RotA, 5H, RotB), 6.46 (d, J = 8.8 Hz, 1H, RotB), 6.45 (d, J = 8.8 Hz, 1H, RotA), 4.44–4.56 (m, 2H, RotA, 2H, RotB), 4.38 (dd, J = 10.6 Hz, 7.3 Hz, 1H, RotA), 4.34 (bd, J = 7.2 Hz, 1H, RotB), 4.28 (t, J = 6.6 Hz, 1H, RotB), 4.21 (t, J = 6.9 Hz, 1H, RotA), 4.15 (bs, 1H, RotB), 4.07 (bs, 1H, RotA), 3.14 (dd, J = 9.3 Hz, 4.7 Hz, 1H, RotA), 3.09 (dd, J = 9.3 Hz, 4.8 Hz, 1H, RotB), 3.05 (s, 6H, RotA), 3.04 (s, 6H, RotB), 2.19–2.29 (m, 1H, RotA, 1H, RotB), 1.73–2.03 (m, 3H, RotA, 3H, RotB), 1.55–1.70 (m, 3H, RotA, 3H, RotB), 1.40–1.53 (m, 1H, RotA, 1H, RotB). Beispiel 8: Herstellung von (-)-{5-[8-(9H-Fluoren-9-ylmethoxycarbonyl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl]-pyridin-2-yl}-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-2)
137 mg (0,3 mmol, 1 eq) (-)-6-(6-Dimethylamino-pyridin-3-yl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]octan-8-carbonsäure-9H-fluoren-9-ylmethylester (VIII-2) werden unter Argon in 1 ml DCM gelöst. Es erfolgt die Zugabe von 1,88 ml (30,2 mmol, 100 eq) Methyliodid. Der Reaktionskolben wird mit einem Glasstopfen verschlossen und unter Lichtausschluss für 4 d bei RT gerührt. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wird mit Diethylether versetzt und für 1 h intensiv gerührt. Der Niederschlag wird über eine Fritte abgesaugt und dreimal mit Diethylether gewaschen. Man erhält 166 mg (0,28 mmol, 92%) als blassgelben Feststoff.
¹H-NMR (DMSO-D₆, 500 MHz): δ = 8.42 (s, 1H), 7.78–8.08 (m, 4H), 7.17–7.75 (m, 6H), 4.38–4.65 (m, 2H), 4.03–4.36 (m, 2H), 3.82–3.99 (m, 1H), 3.30–3.79 (m, 10H), 2.15–2.34 (m, 1H), 1.69–2.01 (m, 2H), 1.17–1.66 (m, 5H). Beispiel 9: Herstellung von (-)-Dimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-amin (VIII-3)
217 mg (0,94 mmol, 1 eq) (-)-[5-(8-Aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-dimethylamin (VII-1) werden in 1 ml Chloroform gelöst. Es erfolgt die Zugabe von 195 µL (1,4 mmol, 1,5 eq) TEA und 274mg (0,98 mmol, 1,05 eq) Tritylchlorid. Nach 1 und 2,5 h Rühren bei RT gerührt werden jeweils 195 µL (1,4 mmol, 1,5 eq) TEA und 274 mg (0,98 mmol, 1,05 eq) Tritylchlorid zugegeben. Nach insgesamt 4 h Rühren bei RT wird mit EE verdünnt. Es wird einmal mit Wasser gewaschen, die wässrige Phase wird zweimal mit EE reextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (EE:Hex = 1:3). Man erhält 158 mg (0,33 mmol, 35%) als farblosen Schaum.
¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz): δ = 7.47 (bs, 1H), 7.40–7.50 (m, 3H), 7.21–7.35 (m, 6H), 6.97–7.07 (m, 6H), 6.77 (dd, J = 8.6 Hz, 1.7 Hz, 1H), 6.30 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 4.09 (s, 1H), 3.75 (bd, J = 5.4 Hz, 1H), 3.27 (t, J = 8.6 Hz, 1H), 3.05 (s, 6H), 2.41–2.50 (m, 1H), 2.19–2.29 (m, 1H), 1.74–1.94 (m, 2H), 1.78 (dd, J = 12.3 Hz, 9.6 Hz, 1H), 1.65–1.74 (m, 1H), 1.48 (dd, J = 12.1 Hz, 6.0 Hz, 1H), 1.35–1.43 (m, 1H). Beispiel 10: Herstellung von (-)-N,N,N-Trimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-pyridin-2-aminium iodid (Ia-3)
125 mg (0,26 mmol, 1 eq) (-)-Dimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-amin werden unter Argon in 0,85 ml MeOH gelöst. Es werden nacheinander 1,6 ml (26,4 mmol, 100 eq) Methyliodid und 1,37 g (9,9 mmol, 37,5 eq) Kaliumcarbonat zugegeben. Der Reaktionskolben wird mit einem Glasstopfen verschlossen und unter Lichtausschluss für 5 d bei RT gerührt. Nach dieser Zeit wird mit DCM verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird mit Diethylether versetzt und für 1 h intensiv gerührt. Der Niederschlag wird über eine Fritte abgesaugt und dreimal mit Diethylether gewaschen. Das Rohprodukt wird in 3 ml Diethylether suspendiert und mit 1 ml DCM versetzt. Nach Rühren für 1 h bei RT wird der Niederschlag abgesaugt und dreimal mit Diethylether gewaschen. Man erhält 74,6 mg (0,12 mmol, 45%) als farblosen Feststoff.
¹H-NMR (DMSO-D₆, 500 MHz): δ = 7.62–7.78 (m, 2H), 7.20–7.53 (m, 6H), 7.44 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.93–7.17 (m, 9H), 4.07 (s, 1H), 3.74 (bs, 1H), 3.57 (s, 9H), 3.26–3.44 (m, 1H), 2.41–2.56 (m, 1H), 2.19–2.31 (m, 1H), 1.76–1.94 (m, 4H), 2.48–1.62 (m, 2H). Beispiel 11: Radiosynthese des enantiomerenreinen (-)-[¹⁸F]NCFHEB (1Xa)
Beispiel 11a: Radiosynthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB ausgehend von (-)-(1R,5S,6S)-5-(8-tert-Butoxycarbonyl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-1)
100–300 µl wässrige [¹⁸F]Fluorid-Lösungen [Aktivität: 10 MBq–2 GBq] werden direkt in MeCN überführt, in dem 10 mg (0,0266 mMol) bis 25 mg (0,0664 mMol) Kryptofix und äquivalent dazu 1,8 mg (00136 mMol) bis 4,59 mg (0,0332 mMol) Kaliumcarbonat gelöst sind. Nach vollständigem Abzug des Lösungsmittels, kurzzeitiger Abkühlung des Reaktionsgefäßes und erneuter Zugabe von 0,5–1 ml MeCN wird im geschlossenen Reaktionsgefäß nach Erwärmung auf 75–80 ^°C innerhalb von 2–3 min der PTC-Komplex erzeugt. Nach Zugabe von 0,5–1,0 mg (0,237–0,473 mMol) (-)-(1R,5S,6S)-5-(8-tert-Butoxycarbonyl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-1) in 1 ml MeCN zum K[¹⁸F]F-K222-Carbonat Komplex und Erwärmung auf Siedehitze wird nach 30 Minuten Reaktionszeit eine Markierungsausbeute von ca. 88 % erhalten. Zur Entschützung werden der vorliegenden Reaktionslösung 1 ml 1 M HCl oder 1 M H₃PO₄ zuzugeben. Erwärmung auf 90 °C führt nach 5 bis 10 min zur vollständigen Abspaltung der Boc-Schutzgruppe. Anschließend werden die Reaktionslösungen durch Zugabe von wässriger, vorzugsweise 1 M NaOH oder gesättigter NaHCO₃-Lösung (vorzugsweise auch die Verwendung von Pfrimmer-Lösung) neutralisiert. Die gesammelten Fraktionen von (-)-[¹⁸F]NCFHEB (1–3 ml) werden in 25 ml Wasser verdünnt und über eine RP-18 Kartusche (SEP-Pak C18 Plus, Waters US) innerhalb von 5–8 min bei stetigem Druck geführt. Die Kartusche wird kurz vor ihrer Verwendung nach gebräuchlichen Verfahren konditioniert (5 ml EtOH, 5 ml Wasser, abdrücken). Während der Auftragung erfolgt in der Regel quantitative Fixierung des (-)-[¹⁸F]NCFHEB. Zur Beseitigung von Resten an Lösungsmitteln wird die Kartusche mittels Luft oder Inertgas abgedrückt (2–4 min), anschließend mit 2–5 ml Wasser gewaschen und erneut mit Luft oder Inertgas behandelt. Anschließend erfolgt die Elution mit absolutem Ethanol, wobei in der Regel eine Hauptfraktion von insgesamt 1,5 ml (-)-[¹⁸F]NCFHEB isoliert wird.
Alternativ dazu können Kartuschen mit einem sauren Kationenaustauscher, vorzugsweise mit gemischter RP und Kationenaustauscherfunktion verwendet werden. Die Auftragung auf die Kartuschen erfolgt in gleicher Art und Weise; das EtOH-haltige Elutionsmittel enthält darüber hinaus ausgewählte Zusätze von Säuren, Salzen oder Basen.
Der Produktansatz (1 ml MeCN) wird mit 3 ml Wasser verdünnt und zur Abtrennung einem semi-präparativen HPLC-System zugeführt. Die Trennung erfolgt an einer RP-Phase.
Säule: Multospher 120 RP18 AQ-5, 150 × 10 mm, 5 µm Partikel-größe (CS Chromatographie Service, Deutschland). Elutionsmittel: 25% MeCN + 20 mM NH₄OAc, 1ml/min.
t_R[(-)-[¹⁸F]NCFHEB]: ~22 min, Gesamtausbeute >70 %.
Zur anschließenden Sterilfiltration werden Filter mit Porendurchmesser von 0,22 µm vorzugsweise steriles Einwegmaterial und/oder Filter mit gleichzeitiger Endotoxinrückhaltung verwendet.
Zur Formulierung einer Lösung für die intravenöse Injektion wird die nach Sterilfiltration erhaltene Lösung in ein steriles Endgefäß überführt, das u.a. eine entsprechende Menge geeigneter Salzlösung zur Einstellung einer definierten Osmolalität enthält. Der überführte Anteil an Ethanol in der Endlösung sollte zwischen 0,1 bis 1% betragen und stabilisiert das Produkt gegen Radiolyse.
Beispiel 11b: Radiosynthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB ausgehend von (-)-(1R,5S,6S)-5-(8-tert-Butoxycarbonyl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-1) unter Mikrowellenbedingungen
0,5–1,0 mg (0,237–0,473 mMol) (-)-(1R,5S,6S)-5-(8-tert-Butoxycarbonyl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-1) werden in extra trockenem Solvens gelöst, zum K[¹⁸F]F-K222-carbonat Komplex gegeben und bei ca. 75 W/70–80°C (MeCN) bzw. ca. 85 W/110–120°C (DMSO) umgesetzt. Nach 1, 2, 3 und 5 min werden konstant ca. 85 bzw. 75% Markierungsausbeute erhalten.
Beispiel 11c: Radiosynthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB ausgehend von (-)-N,N,N-Trimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-pyridin-2-aminium iodid (Ia-3)
Zu dem beschriebenen K[¹⁸F]F-K222-carbonat-Komplex werden 4–6 mg (-)-N,N,N-Trimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-pyridin-2-aminium iodid (Ia-3) gegeben. Die Markierung wird in 1 ml MeCN bei Siedehitze durchgeführt. Nach Reaktionszeiten von 15 bis 20 min werden konstante Reaktionsausbeuten von 16–18 % des radiofluorierten Intermediates und mehrere ¹⁸F-markierte Nebenprodukte erhalten.
Die Reaktionsführung in anderen Lösungsmitteln wie DMF und DMSO als auch die Verwendung anderer PTC führt zu geringeren oder nur leicht erhöhten Markierungsausbeuten. Die Entschützung des Trityl-geschützten Intermediates erfolgt im Reaktionsansatz (1 ml MeCN) durch Zugabe von 1 ml 1M HCl, wobei nach 20 min 55–65% Umsetzung erreicht wird, besser noch durch Zugabe von 1ml 1M H₃P0₄ bei 85–90°C, wobei nach 10 min 80–85% erreicht wird. Für die Radiosynthese mit (-)-N,N,N-Trimethyl-[5-(8-trityl-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl)-pyridin-2-yl]-pyridin-2-aminium iodid (Ia-3) werden daher nur 10–14 % Gesamtausbeute (-)-[¹⁸F]NCFHEB erhalten.
Beispiel 11d: Radiosynthese von (-)-[¹⁸F]NCFHEB ausgehend von (-)-{5-[8-(9H-Fluoren-9-ylmethoxycarbonyl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl]-pyridin-2-yl}-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid (Ia-2)
Zu dem K[¹⁸F]F-K222-carbonat-Komplex werden 2,5–3 mg (-)-{5-[8-(9H-Fluoren-9-ylmethoxycarbonyl)-8-aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-yl]-pyridin-2-yl}-N,N,N-trimethyl-pyridin-2-aminium iodid (Ia-2) gegeben. Die Reaktion erfolgt in 1 ml MeCN bei Siedehitze. Nach Reaktionszeiten von ca. 30 min werden konstante Reaktionsausbeuten von 20–25% des radiofluorierten Intermediates sowie mehrere ¹⁸F-Nebenprodukte erhalten. Zum geringen Teil (2–4%) wird spontane Entschützung zu (-)-[¹⁸F]NCFHEB beobachtet; Ursache ist das schwach basische Milieu. Die Reaktionsführung in anderen Lösungsmitteln wie DMF und DMSO als auch die Verwendung anderer PTC führten zu vergleichbaren oder geringeren Ausbeuten. Die Entschützung des Fmocgeschützten Intermediates erfolgt im Reaktionsansatz (1ml MeCN) durch Zugabe von 1 ml 1M NaOH bei 85–90°C, wobei nach sehr langer Reaktionszeit von ca. 60 min das Zielprodukt (-)-[¹⁸F]NCFHEB fast quantitativ (93–98%) entsteht. Für die Radiosynthese mit dem Fmoc-Präkursor (Ia-2) werden nur 18–24 % Gesamtausbeute an (-)-[¹⁸F]NCFHEB erhalten.
Beispiel 12, Dünnschicht-Chromatographie
Die radiochemische Reinheit und der Gehalt an nicht-radioaktiven Komponenten kann mittels Dünschichtchromatographie bestimmt werden, wie im nachfolgenden Beispiel beschrieben.
Sorbens auf Träger, vorzugsweise Kieselgel G 60 mit Fluoreszenzindikator F254 (SIL G/UV₂₅₄), Laufmittel MTBE/TEA 92:8 (v/v), aufsteigende Entwicklung in geschlossener DC-Kammer, Auswertung des Radio-DC-Streifens: Rf (-)-[18F]NCFHEB 0,27; Rf (-)-[¹⁸F]Boc-Intermediat; 0,83; Rf (-)-[¹⁸F]Fmoc-Intermediat 0,75; Rf (-)-[18F]Trityl-Intermediat 0,88.
Beispiele 13, Analytische HPLC
Alternativ können die radiochemische Reinheit und der Gehalt an nicht-radioaktiven Komponenten mittels analytischer HPLC an RP-Phasen bestimmt werden.
Säule 1: Multospher 120 RP18 AQ-5, 250 × 4,6 mm, 5 µm Partikelgröße (CS Chromatographie Service, Deutschland). Elutionsmittelgradient: 5% MeCN (0–5 min), 5% auf 40% (5–40 min), 40% MeCN + 20 mM NH₄OAc (40–50 min), 1 ml/min, t_R (-)-[¹⁸F]NCFHEB ~35 min.

Claims

Verbindung der Formel Ia oder Ib
worin R¹-CO₂R³, -COR⁴ oder -R⁵ darstellt, worin R³ unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt, R⁴ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt und R⁵ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt, R²-N⁺(R⁶)(R⁷)(R⁸)X^– oder Nitro darstellt, worin R⁶, R⁷, R⁸ unabhängig von einander unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl oder unsubstituiertes oder substituiertes -(CH)_n- mit n = 1 bis 12 darstellen mit der Maßgabe, dass zumindest zwei der Substituenten R⁶, R⁷ und R⁸ C₁-C₆-Alkyl sind, und X^– ein Halogenid, Sulfonat, unsubstituiertes oder substituiertes Acetat, Sulfat, Hydrogensulfat, Nitrat, Perchlorat oder Oxalat darstellt.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R³ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methyl, Ethyl, tert-Butyl, (9H-Fluorenyl)methyl, Allyl und Benzyl besteht; und/oder R⁴ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Methyl und Trifluormethyl besteht; und/oder R⁵ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Benzyl, Methoxybenzyl, Dimethoxybenzyl, Allyl, Diphenyl und Trityl besteht; und/oder R⁶, R⁷, R⁸ unabhängig von einander aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methyl, Ethyl und tert-Butyl besteht; und/oder X^– aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chlorid, Bromid, Iodid, Mesylat und Triflat besteht.
Verbindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass R³ tert-Butyl darstellt; R⁴ Methyl darstellt; R⁵ Trityl darstellt; R⁶, R⁷, R⁸ Methyl darstellen; und X^– Iodid darstellt.
(-)-5-(8-(Tert-butoxycarbonyl)-8-azabicyclo[3.2.1]octan-6-yl)-N,N,N-trimethylpyridin-2-aminium iodid.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel Ia gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Umsetzen einer Verbindung der Formel II mit 2-Fluor-5-iodpyridin unter Verwendung eines Palladiumkatalysators
zu einer Verbindung der Formel III
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Abspaltung der Schutzgruppe in einer Verbindung der Formel III mit Wasserstoff unter Verwendung eines Palladiumkatalysators unter Erhalt einer Verbindung der Formel (IV)
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Enantiomerentrennung der Verbindung der Formel IV unter Erhalt von Verbindungen der Formel V und/oder der Formel VI
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Substitution des Fluors in einer Verbindung der Formel V mit einem Dialkylamin unter Erhalt einer Verbindung der Formel VII
umfasst, wobei R¹³ und R¹⁴ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Methyl, Ethyl und tert-Butyl besteht.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es die Einführung einer Schutzgruppe in die Verbindung der Formel VII unter Erhalt einer Verbindung der Formel VIII
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es die Quarternisierung der Verbindung der Formel VIII mit einem Alkylierungsmittel zu einer Verbindung der Formel Ia umfasst.
Verwendung einer Verbindung der Formel I gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer Verbindung der Formel Xa
Verwendung einer Verbindung der Formel Ia gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer Verbindung der Formel IX
wobei R¹-CO₂R³, -COR⁴ oder -R⁵ darstellt, worin R³ unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt, R⁴ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt und R⁵ Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C₁-C₆-Alkyl darstellt,
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel Xa mit einer Säure zu einer Verbindung der Formel IXa
umgesetzt wird.