JP4161044B2 - Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体とそれを含有する中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬 - Google Patents
Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体とそれを含有する中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体と中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、in vivoにおける中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性を測定するための試薬として有用なＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体と中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその課題】
高齢化社会を迎え、脳神経疾患に苦しむ患者が増大するとともに、痴呆の診断方法や治療方法に関する研究が進められている。
【０００３】
アルツハイマー痴呆症などにみられる記憶の低下には脳内コリン作動性神経が深く関与しており、この神経系の障害が原因の一つであると考えられている。中枢局所アセチルコリンエステラーゼ（以下ＡＣｈＥと略称する）は、神経シナプシス、運動神経、筋接合部などに存在し、化学伝達物質としてコリン作動性神経終末よりアセチルコリンをコリンと酢酸に分解する。このＡＣｈＥ活性は、コリン作動性神経の機能低下に伴い低下すること（Perry, E.K. et al., Br. Med. J., 2: 1427-1429, 1978）から、これを測定することにより、痴呆や老化の診断、治療効果の評価、あるいは病態解明に大きく貢献することができる。
【０００４】
従来、中枢局所のＡｃｈＥ活性を測定する方法としては、死後の脳のホモジネートあるいは脳切片を組織化学的に染色し、画像処理により測定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法は、いずれも死後の脳を対象とするものであり、生存している脳への適用はこれまで不可能であった。
【０００５】
一方、脳内の機能情報を得る手段としては、神経細胞の活動で発生される磁気を計測し、脳の機能的情報を得る脳磁場計測（ＭＥＧ：Magnetoencephalography）、核磁気共鳴の手法を用いて神経活動を画像化する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、パルス状の大電流によりパルス磁場を作り、それで誘起される過電流によって神経細胞を刺激する経頭蓋的刺激法（ＴＭＳ：Transcraniacal Magnetic Stimulation）などが知られている。さらに、近年では、脳内に陽電子（ポジトロン）を含んだ薬剤を投与し、脳内の神経活動を画像化する高精度の方法として、陽電子放出（ポジトロンエミッション）断層撮像（ＰＥＴ：Positron Emission Tomography）が注目されている。これらの方法は、脳組織におけるガンの発見や脳血流の画像診断、あるいは脳局所の機能や代謝の研究において用いられており、大きな成果をあげている。
【０００６】
アセチルコリンエステラーゼのin vivo活性の測定に関して、放射性同位体11Ｃで標識されたアセチルコリンアナログを用いて、ポジトロンエミッション断層撮像法により測定する方法が、発明者らにより報告されている（Irie, T. et al., J. Nucl. Med., 37: 64-65, 1996）。しかし、11Ｃの半減期は２０分と短いため、化合物の準備から患者への投与、測定までを迅速に行う必要があり、汎用性に乏しいのが実情である。
【０００７】
したがって、in vivoで、非侵襲的にＡＣｈＥ活性を測定する有効な方法は、これまで知られていなかったのが実情である。
【０００８】
この出願の発明は、以上のとおりの問題点を解決し、in vivoでのＡＣｈＥ活性の測定においてトレーサーとして用いることが可能な化合物とそれを用いたin vivo ＡＣｈＥ活性測定方法を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、以上のとおりの課題を解決するものとして、まず、第１には、次の一般式（Ｉ）
【００１０】
【化２】
【００１１】
（ただし、Ｒ1はアシル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基である）で表されることを特徴とするＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１２】
第２には、この出願の発明は、アシル基がアセチル基またはプロピオニル基のいずれかである前記のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１３】
さらに、第３には、この出願の発明は、前記いずれかのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、フッ素置換アルキル基のフッ素原子が、18Ｆであることを特徴とする放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１４】
第４には、この出願の発明は、少なくとも、前記第１または第２のいずれかのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬を提供する。
【００１５】
そして、この出願の発明は、第５には、少なくとも、前記第３の放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定試薬をも提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
物質が脳局所のアセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）活性を測定するためのトレーサーとして好適に作用するために必要な条件としては次のものが挙げられる：
（１）脂溶性が高く、容易に脳血液関門を通過して脳組織に移行できる
（２）脳内でのＡＣｈＥにより特異的に加水分解される
（３）加水分解により生成されるアルコール体の脂溶性が低く、脳組織に留まる（４）脳組織外で生成されたアルコール体は脳内に移行しない
したがって、本願の発明者らは、これらの条件を満たす化合物について鋭意研究を進めた結果、脳局所の濃度測定のためのトレーサーとして有効に作用する、以下の化合物を見出した。
【００１７】
【化３】
【００１８】
（ただし、Ｒ1はアシル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基である）。
【００１９】
このようなＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、Ｒ1のアシル基は、アセチル基（ＣＯＣＨ3）、プロピオニル基（ＣＯＣＨ2ＣＨ3）、ブチリル基（ＣＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）、イソブチリル基（(ＣＨ3)2ＣＨＣＯ）、ベンゾイル基（ＰｈＣＯ）などの無置換カルボン酸のアシル基、グリコロイル基（ＨＯＣＨ2ＣＯ）、ラクトイル基（ＣＨ3ＣＨ(ＯＨ)ＣＯ）、グリオキシロイル基（ＯＨＣＣＯ）などのヒドロキシ酸あるいはオキソ酸のアシル基、さらにはカルバモイル基（ＮＨ2ＣＯ2Ｈ）等のアミド酸のアシル基等、各種のものであってよい。中でも無置換カルボン酸のアシル基、とくに分子量が小さく、分岐構造を有さず、得られるＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体の脳血液関門通過を阻害しないものが好ましい。無毒性、高脂溶性、加水分解性、さらには加水分解物の特性を考慮すれば、Ｒ1は、とくにアセチル基またはプロピオニル基とすることが好ましい。
【００２０】
この出願の発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、Ｒ2は、炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基、より好ましくは、炭素数１〜３のフッ素置換アルキル基である。具体的には、ＣＨ2Ｆ、ＣＨＦ2、ＣＦ3、ＣＨ2ＣＦ3、ＣＨ2ＣＨ2Ｆ、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｆなどが例示される。これらのフッ素置換アルキル基におけるフッ素原子の数は、１以上であればよく、とくに限定されない。一般に、フッ素原子は、核磁気共鳴において水素原子と同様の高い感度を示すことが知られている。したがって、例えばＭＲＩ測定時にフッ素原子を含有するトレーサーを患者に投与すれば、磁気共鳴イメージングにおいて有効に作用する。測定をより簡便にするためには、各フッ素原子の化学的環境が等しいことが好ましい。すなわち、例えば２つのフッ素原子を有するフッ素置換アルキル基どうしでは、ＣＨＦＣＨ2Ｆのように化学的環境の異なるフッ素原子を有するものよりもＣＨ2ＣＨＦ2が好ましい。
【００２１】
さらに、このようなフッ素化アルキル基において、フッ素原子は、放射性同位体18Ｆであってもよい。18Ｆは、その半減期が１１０分と比較的長いため、得られる放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、ＰＥＴなどの放射性造影剤を要するイメージング法において、長時間にわたり作用するトレーサーとして有効なものとなる。
【００２２】
以上のとおりのこの出願の発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、どのように合成されるものであってもよく、公知の有機化学的手法を用いて合成できる。具体的には、ピペリジン−４−アセテートと２−ブロモ−１−フルオロエタンをＤＭＦ等の塩基存在下に反応させ、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートを得る方法が例示される。また、18Ｆは、サイクロトロンにて生成したものを用いればよく、例えば前記の例では、あらかじめ２−ブロモ−１−フルオロエタンを18Ｆにより標識してもよいし、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートを合成した後、18Ｆにより標識してもよい。
【００２３】
以上のとおりの方法で合成されたＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、静脈より脳血液関門を通過し、脳に入った後、速やかに脳外に排出される。しかし、脳内のＡＣｈＥによりＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が加水分解されて生成するアルコール体は、脳外への排出が遅延される。したがって、フッ素原子を核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）により測定すれば、脳内ＡＣｈＥ活性を算出することが可能となる。また、18Ｆにより標識された放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を同様に用いれば、ポジトロンエミッション断層撮像法（ＰＥＴ）により脳内ＡＣｈＥ活性を測定、算出できるのである。
【００２４】
すなわち、この出願の発明は、これらのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体および放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を有効成分として含有する中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬をも提供するのである。このような中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬は、少なくとも前記のとおりのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体または放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有していればよく、その他の添加物等はとくに限定されない。被験者に投与するために適当な形態とすることができ、薬理学的に許容される各種の添加物を含有する測定用試薬が考慮される。例えば、注射液として投与する場合には、溶剤としての蒸留水や生理食塩水、緩衝液、ビタミン等の栄養分、併用可能な他の造影剤、代謝促進剤等が挙げられる。
【００２５】
この出願の発明の中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬は、ＭＲＩの非放射性造影剤としても使用できる上、有効成分として含有されるＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体におけるフッ素原子を18Ｆとすれば、ＰＥＴ等の放射性造影剤を要する手法でも使用できる。その場合、18Ｆ標識化合物は、従来報告されている11Ｃ標識された化合物よりも半減期が飛躍的に長いため、脳神経系疾患の診断や治療効果の判定において、より有用性が高い。
【００２６】
以下、実施例を示してこの出願の発明についてさらに詳細に説明する。もちろん、この出願の発明は、以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
【００２７】
【実施例】
＜実施例１＞
次の化学式（II）および（III）に従い、18Ｆ標識２−ブロモー１−フルオロエタン（化合物Ｂ）を合成した。
【００２８】
【化４】
【００２９】
【化５】
【００３０】
まず、２−ブロモエタノール1.0g（8 mmol）と２，６−ルチジン1.72g（16 mmol）をジクロロメタン10mlに溶かし、無水トリフルオロメタンスルホン酸4.74g（16.8mmol）を氷冷下加えた。室温で30分間攪拌した後、ジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：ヘキサン／酢酸エチル＝1/9）により精製した。
【００３１】
油状生成物として、２−ブロモトリフルオロメタンスルホニルエタン（化合物Ａ）を得た（503 mg、収率27 %）。
【００３２】
次に、サイクロトロンを用いて20%の［18Ｏ］を含むＨ2Ｏにプロトンを照射し（beam current：15μA、20〜25分）、18Ｏ（ｐ，ｎ）18Ｆの核反応を用いて［18Ｆ］フルオライドを生成した。照射水溶液からDowex 1-X8イオン交換カラムを用いて分離し、炭酸カリウム水溶液（3.3mg/0.3ml）にて［18Ｆ］フルオライドを樹脂から溶出させ、アセトニトリル（1.5 ml）とKryptofix 2.2.2を25mg含むグラスバイアルに［18Ｆ］フルオライドを集めた。
【００３３】
この［18Ｆ］フルオライドを、前記の２−ブロモトリフルオロメタンスルホニルエタン（化合物Ａ）5-10mgと反応させ（130℃、5分）、18Ｆ標識された２−ブロモー１−フルオロエタン（化合物Ｂ）を得た。
【００３４】
さらに、反応液を130℃で蒸留し、18Ｆで標識された２−ブロモ−１−フルオロエタン（化合物Ｂ）をピペリジン−４−アセテート1.5mgを含むＤＭＦ溶液（300μL）に-50℃にてトラップした。反応液を130℃で30分加熱した後、過剰の２−ブロモ−１−フルオロエタンを除去し、残渣を0.3mlの5mM ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4（pH=4.86）／ＣＨ3ＣＮ（9/1）に溶かし、ＨＰＬＣ（カラム：10mmφ×250mm、Megapak SILC18、溶出液：5mM ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4（pH=4.86）／ＣＨ3ＣＮ（9/1）、流速：4min/ml）にて分離した。このとき、保持時間9.2分の放射能を有する留分を採取し、減圧下90℃で溶媒を留去した。
【００３５】
さらに、残渣を蒸留水8mLに溶かし、Milliporeフィルター（0.22μm）を通した。合計の合成時間は、照射から約92〜96分であった。
【００３６】
キューリーメーターにて放射能を測定し、最終的に347〜420 MBqの放射能を有するＮ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）が注射用蒸留水溶液として得られた。
【００３７】
この化合物の放射化学純度は、分析用ＨＰＬＣ（カラム：Finepak SilC18-10, JASCO, 4.6mmφ×250mm、溶出液：0.1M ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4／ＣＨ3ＣＮ／ＣＨ3ＣＯＯＨ＝250/250/1、流速：２min/ml、保持時間：6.8分）にて決定したところ、常に98％以上であることが確認された。
【００３８】
さらに、ラジオＴＬＣ（放射能用薄層クロマトグラフィー）の分析では、5μlの18Ｆ標識Ｎ−２−フルオロエタンピペリジン−４−アセテートをＴＬＣにプロットし、クロロホルム／メタノール／アンモニア（90/10/0.1）で展開してimaging phosphor plateに20分間コンタクトしたところ、Rf 0.65の位置に放射能が認められた。これは、ニンヒドリン発色および標品のRf値と一致した。
＜実施例２＞
次の化学式（IV）に従い、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｄ）を合成した。
【００３９】
【化６】
【００４０】
ピペリジン−４−アセテート1.0g（7mmol）、２−フルオロエタノールとｐ−トルエンスルホニウムクロリドをピリジン存在下、ジクロロメタン中で反応（室温、24時間）させて合成した２−フルオロ−１−トシルオキシエタン 3.0g（13.8 mmol）、および無水炭酸カリウムを、ジメチルホルムアミド 12ml中80℃にて2.5時間加熱した。反応溶液に酢酸エチル100mlを加え、水、27%アンモニア水、および飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して得られる残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：クロロホルム）にて精製したところ、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｄ）が油状物質として930mg（収率70%）得られた。
【００４１】
同定結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
＜実施例３＞
次の化学式（Ｖ）に従い、Ｎ−トリフルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｅ）を合成した。
【００４４】
【化７】
【００４５】
ピペリジン−４−アセテート570mg（4mmol）、２，２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメタンスルホネート1.392g（6mmol）、およびトリエチルアミン606mg（6mmol）をジクロロメタン10ml中にて室温で４時間攪拌した。酢酸エチル100mlを加え、水、飽和炭酸水素ナトリウム水、および飽和食塩水で洗浄した。
【００４６】
有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカゲルC-200、溶出液：ヘキサン／酢酸エチル＝4/1）にて精製したところ、Ｎ−トリフルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｅ）を油状物質として558mg（収率62%）で得た。
【００４７】
生成物の同定結果を表２に示した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
＜試験例１＞ 18Ｆ標識Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）を用いた酵素反応と脳内分布
マウス大脳皮質を抽出し、0.1Mリン酸緩衝液（pH7.4）を用いて100mg tissue/mlのホモジネートを調製した。このホモジネート200μlに18Ｆ標識したＮ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）のリン酸緩衝液溶液20μlを加え、経時的にインキュベーションしてアセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）による加水分解速度をラジオＴＬＣにより定量した。
【００５０】
加水分解体である標品のＮ−フルオロエチル−４−ピペリジノールは、４−ピペリジノールと２−フルオロ−１−トシルオキシエタンをアセトン中、加熱還流して合成し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：クロロホルム／メタノール＝19/1）にて精製して得た。（収率68%）
同定結果を表３に示した。
【００５１】
【表３】
【００５２】
一方、同じ反応系にＡＣｈＥの特異的阻害剤であるBW284c51（シグマ社製）を加え、同様の試験を行ったところ、加水分解反応は著しく阻害され、その特異性は８０％以上であった。
【００５３】
また、マウスを用いたin vivoでの脳内分布動態試験では、エステル体は静脈注射後、速やかに脳組織に取り込まれ、30分後にはＡＣｈＥ活性の脳内局所分布と類似した濃度分布を示した。さらに、その脳内での化学形は、マウスを断頭致死後速やかに脳を摘出し、氷冷下0.1Mリン酸バッファー（pH 7.4）にてホモジネートし、ラジオＴＬＣにて加水分解体であるＮ−フルオロエチル−４−ピペリジノールであることをそのRf値を比較することにより確認した。
【００５４】
一方、この加水分解体自身を静脈注射してもその脳組織への取り込みは、エステル体の１／１０以下であった。
【００５５】
これより、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートは、脳血液関門を通過しやすく、かつ、脳内のＡＣｈＥにより加水分解されて脳内に留まるものであることが示唆された。
【００５６】
したがって、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートは、脳内局所のＡＣｈＥ活性測定に適した化合物であることが確認された。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明により、非侵襲的に、in vivoでのＡＣｈＥ活性を測定するためのトレーサーとして有効に用いられる放射性および非放射性の化合物として、Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が提供される。
これらのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、脂溶性が高く、脳組織に取り込まれるが、その後脳内でＡＣｈＥにより特異的に加水分解され、その加水分解物は脳組織に留まる。一方、脳組織に至る前に血中エステラーゼ等によりＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が加水分解された場合には、この加水分解物は脳内に移行しない。したがって、この発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を用いることにより、精度高く、in vivoでのＡＣｈＥ活性測定方法を行うことが可能となる。
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体と中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、in vivoにおける中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性を測定するための試薬として有用なＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体と中枢局所的アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその課題】
高齢化社会を迎え、脳神経疾患に苦しむ患者が増大するとともに、痴呆の診断方法や治療方法に関する研究が進められている。
【０００３】
アルツハイマー痴呆症などにみられる記憶の低下には脳内コリン作動性神経が深く関与しており、この神経系の障害が原因の一つであると考えられている。中枢局所アセチルコリンエステラーゼ（以下ＡＣｈＥと略称する）は、神経シナプシス、運動神経、筋接合部などに存在し、化学伝達物質としてコリン作動性神経終末よりアセチルコリンをコリンと酢酸に分解する。このＡＣｈＥ活性は、コリン作動性神経の機能低下に伴い低下すること（Perry, E.K. et al., Br. Med. J., 2: 1427-1429, 1978）から、これを測定することにより、痴呆や老化の診断、治療効果の評価、あるいは病態解明に大きく貢献することができる。
【０００４】
従来、中枢局所のＡｃｈＥ活性を測定する方法としては、死後の脳のホモジネートあるいは脳切片を組織化学的に染色し、画像処理により測定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法は、いずれも死後の脳を対象とするものであり、生存している脳への適用はこれまで不可能であった。
【０００５】
一方、脳内の機能情報を得る手段としては、神経細胞の活動で発生される磁気を計測し、脳の機能的情報を得る脳磁場計測（ＭＥＧ：Magnetoencephalography）、核磁気共鳴の手法を用いて神経活動を画像化する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、パルス状の大電流によりパルス磁場を作り、それで誘起される過電流によって神経細胞を刺激する経頭蓋的刺激法（ＴＭＳ：Transcraniacal Magnetic Stimulation）などが知られている。さらに、近年では、脳内に陽電子（ポジトロン）を含んだ薬剤を投与し、脳内の神経活動を画像化する高精度の方法として、陽電子放出（ポジトロンエミッション）断層撮像（ＰＥＴ：Positron Emission Tomography）が注目されている。これらの方法は、脳組織におけるガンの発見や脳血流の画像診断、あるいは脳局所の機能や代謝の研究において用いられており、大きな成果をあげている。
【０００６】
アセチルコリンエステラーゼのin vivo活性の測定に関して、放射性同位体11Ｃで標識されたアセチルコリンアナログを用いて、ポジトロンエミッション断層撮像法により測定する方法が、発明者らにより報告されている（Irie, T. et al., J. Nucl. Med., 37: 64-65, 1996）。しかし、11Ｃの半減期は２０分と短いため、化合物の準備から患者への投与、測定までを迅速に行う必要があり、汎用性に乏しいのが実情である。
【０００７】
したがって、in vivoで、非侵襲的にＡＣｈＥ活性を測定する有効な方法は、これまで知られていなかったのが実情である。
【０００８】
この出願の発明は、以上のとおりの問題点を解決し、in vivoでのＡＣｈＥ活性の測定においてトレーサーとして用いることが可能な化合物とそれを用いたin vivo ＡＣｈＥ活性測定方法を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、以上のとおりの課題を解決するものとして、まず、第１には、次の一般式（Ｉ）
【００１０】
【化２】
（ただし、Ｒ1はアシル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基である）で表されることを特徴とするＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１２】
第２には、この出願の発明は、アシル基がアセチル基またはプロピオニル基のいずれかである前記のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１３】
さらに、第３には、この出願の発明は、前記いずれかのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、フッ素置換アルキル基のフッ素原子が、18Ｆであることを特徴とする放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を提供する。
【００１４】
第４には、この出願の発明は、少なくとも、前記第１または第２のいずれかのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬を提供する。
【００１５】
そして、この出願の発明は、第５には、少なくとも、前記第３の放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定試薬をも提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
物質が脳局所のアセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）活性を測定するためのトレーサーとして好適に作用するために必要な条件としては次のものが挙げられる：
（１）脂溶性が高く、容易に脳血液関門を通過して脳組織に移行できる
（２）脳内でのＡＣｈＥにより特異的に加水分解される
（３）加水分解により生成されるアルコール体の脂溶性が低く、脳組織に留まる（４）脳組織外で生成されたアルコール体は脳内に移行しない
したがって、本願の発明者らは、これらの条件を満たす化合物について鋭意研究を進めた結果、脳局所の濃度測定のためのトレーサーとして有効に作用する、以下の化合物を見出した。
【００１７】
【化３】
（ただし、Ｒ1はアシル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基である）。
【００１９】
このようなＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、Ｒ1のアシル基は、アセチル基（ＣＯＣＨ3）、プロピオニル基（ＣＯＣＨ2ＣＨ3）、ブチリル基（ＣＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）、イソブチリル基（(ＣＨ3)2ＣＨＣＯ）、ベンゾイル基（ＰｈＣＯ）などの無置換カルボン酸のアシル基、グリコロイル基（ＨＯＣＨ2ＣＯ）、ラクトイル基（ＣＨ3ＣＨ(ＯＨ)ＣＯ）、グリオキシロイル基（ＯＨＣＣＯ）などのヒドロキシ酸あるいはオキソ酸のアシル基、さらにはカルバモイル基（ＮＨ2ＣＯ2Ｈ）等のアミド酸のアシル基等、各種のものであってよい。中でも無置換カルボン酸のアシル基、とくに分子量が小さく、分岐構造を有さず、得られるＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体の脳血液関門通過を阻害しないものが好ましい。無毒性、高脂溶性、加水分解性、さらには加水分解物の特性を考慮すれば、Ｒ1は、とくにアセチル基またはプロピオニル基とすることが好ましい。
【００２０】
この出願の発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、Ｒ2は、炭素数１〜５のフッ素置換アルキル基、より好ましくは、炭素数１〜３のフッ素置換アルキル基である。具体的には、ＣＨ2Ｆ、ＣＨＦ2、ＣＦ3、ＣＨ2ＣＦ3、ＣＨ2ＣＨ2Ｆ、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｆなどが例示される。これらのフッ素置換アルキル基におけるフッ素原子の数は、１以上であればよく、とくに限定されない。一般に、フッ素原子は、核磁気共鳴において水素原子と同様の高い感度を示すことが知られている。したがって、例えばＭＲＩ測定時にフッ素原子を含有するトレーサーを患者に投与すれば、磁気共鳴イメージングにおいて有効に作用する。測定をより簡便にするためには、各フッ素原子の化学的環境が等しいことが好ましい。すなわち、例えば２つのフッ素原子を有するフッ素置換アルキル基どうしでは、ＣＨＦＣＨ2Ｆのように化学的環境の異なるフッ素原子を有するものよりもＣＨ2ＣＨＦ2が好ましい。
【００２１】
さらに、このようなフッ素化アルキル基において、フッ素原子は、放射性同位体18Ｆであってもよい。18Ｆは、その半減期が１１０分と比較的長いため、得られる放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、ＰＥＴなどの放射性造影剤を要するイメージング法において、長時間にわたり作用するトレーサーとして有効なものとなる。
【００２２】
以上のとおりのこの出願の発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、どのように合成されるものであってもよく、公知の有機化学的手法を用いて合成できる。具体的には、ピペリジン−４−アセテートと２−ブロモ−１−フルオロエタンをＤＭＦ等の塩基存在下に反応させ、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートを得る方法が例示される。また、18Ｆは、サイクロトロンにて生成したものを用いればよく、例えば前記の例では、あらかじめ２−ブロモ−１−フルオロエタンを18Ｆにより標識してもよいし、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートを合成した後、18Ｆにより標識してもよい。
【００２３】
以上のとおりの方法で合成されたＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、静脈より脳血液関門を通過し、脳に入った後、速やかに脳外に排出される。しかし、脳内のＡＣｈＥによりＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が加水分解されて生成するアルコール体は、脳外への排出が遅延される。したがって、フッ素原子を核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）により測定すれば、脳内ＡＣｈＥ活性を算出することが可能となる。また、18Ｆにより標識された放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を同様に用いれば、ポジトロンエミッション断層撮像法（ＰＥＴ）により脳内ＡＣｈＥ活性を測定、算出できるのである。
【００２４】
すなわち、この出願の発明は、これらのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体および放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を有効成分として含有する中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬をも提供するのである。このような中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬は、少なくとも前記のとおりのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体または放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有していればよく、その他の添加物等はとくに限定されない。被験者に投与するために適当な形態とすることができ、薬理学的に許容される各種の添加物を含有する測定用試薬が考慮される。例えば、注射液として投与する場合には、溶剤としての蒸留水や生理食塩水、緩衝液、ビタミン等の栄養分、併用可能な他の造影剤、代謝促進剤等が挙げられる。
【００２５】
この出願の発明の中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬は、ＭＲＩの非放射性造影剤としても使用できる上、有効成分として含有されるＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体におけるフッ素原子を18Ｆとすれば、ＰＥＴ等の放射性造影剤を要する手法でも使用できる。その場合、18Ｆ標識化合物は、従来報告されている11Ｃ標識された化合物よりも半減期が飛躍的に長いため、脳神経系疾患の診断や治療効果の判定において、より有用性が高い。
【００２６】
以下、実施例を示してこの出願の発明についてさらに詳細に説明する。もちろん、この出願の発明は、以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
【００２７】
【実施例】
＜実施例１＞
次の化学式（II）および（III）に従い、18Ｆ標識２−ブロモー１−フルオロエタン（化合物Ｂ）を合成した。
【００２８】
【化４】
【化５】
まず、２−ブロモエタノール1.0g（8 mmol）と２，６−ルチジン1.72g（16 mmol）をジクロロメタン10mlに溶かし、無水トリフルオロメタンスルホン酸4.74g（16.8mmol）を氷冷下加えた。室温で30分間攪拌した後、ジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：ヘキサン／酢酸エチル＝1/9）により精製した。
【００３１】
油状生成物として、２−ブロモトリフルオロメタンスルホニルエタン（化合物Ａ）を得た（503 mg、収率27 %）。
【００３２】
次に、サイクロトロンを用いて20%の［18Ｏ］を含むＨ2Ｏにプロトンを照射し（beam current：15μA、20〜25分）、18Ｏ（ｐ，ｎ）18Ｆの核反応を用いて［18Ｆ］フルオライドを生成した。照射水溶液からDowex 1-X8イオン交換カラムを用いて分離し、炭酸カリウム水溶液（3.3mg/0.3ml）にて［18Ｆ］フルオライドを樹脂から溶出させ、アセトニトリル（1.5 ml）とKryptofix 2.2.2を25mg含むグラスバイアルに［18Ｆ］フルオライドを集めた。
【００３３】
この［18Ｆ］フルオライドを、前記の２−ブロモトリフルオロメタンスルホニルエタン（化合物Ａ）5-10mgと反応させ（130℃、5分）、18Ｆ標識された２−ブロモー１−フルオロエタン（化合物Ｂ）を得た。
【００３４】
さらに、反応液を130℃で蒸留し、18Ｆで標識された２−ブロモ−１−フルオロエタン（化合物Ｂ）をピペリジン−４−アセテート1.5mgを含むＤＭＦ溶液（300μL）に-50℃にてトラップした。反応液を130℃で30分加熱した後、過剰の２−ブロモ−１−フルオロエタンを除去し、残渣を0.3mlの5mM ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4（pH=4.86）／ＣＨ3ＣＮ（9/1）に溶かし、ＨＰＬＣ（カラム：10mmφ×250mm、Megapak SILC18、溶出液：5mM ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4（pH=4.86）／ＣＨ3ＣＮ（9/1）、流速：4min/ml）にて分離した。このとき、保持時間9.2分の放射能を有する留分を採取し、減圧下90℃で溶媒を留去した。
【００３５】
さらに、残渣を蒸留水8mLに溶かし、Milliporeフィルター（0.22μm）を通した。合計の合成時間は、照射から約92〜96分であった。
【００３６】
キューリーメーターにて放射能を測定し、最終的に347〜420 MBqの放射能を有するＮ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）が注射用蒸留水溶液として得られた。
【００３７】
この化合物の放射化学純度は、分析用ＨＰＬＣ（カラム：Finepak SilC18-10, JASCO, 4.6mmφ×250mm、溶出液：0.1M ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4／ＣＨ3ＣＮ／ＣＨ3ＣＯＯＨ＝250/250/1、流速：２min/ml、保持時間：6.8分）にて決定したところ、常に98％以上であることが確認された。
【００３８】
さらに、ラジオＴＬＣ（放射能用薄層クロマトグラフィー）の分析では、5μlの18Ｆ標識Ｎ−２−フルオロエタンピペリジン−４−アセテートをＴＬＣにプロットし、クロロホルム／メタノール／アンモニア（90/10/0.1）で展開してimaging phosphor plateに20分間コンタクトしたところ、Rf 0.65の位置に放射能が認められた。これは、ニンヒドリン発色および標品のRf値と一致した。
＜実施例２＞
次の化学式（IV）に従い、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｄ）を合成した。
【００３９】
【化６】
ピペリジン−４−アセテート1.0g（7mmol）、２−フルオロエタノールとｐ−トルエンスルホニウムクロリドをピリジン存在下、ジクロロメタン中で反応（室温、24時間）させて合成した２−フルオロ−１−トシルオキシエタン 3.0g（13.8 mmol）、および無水炭酸カリウムを、ジメチルホルムアミド 12ml中80℃にて2.5時間加熱した。反応溶液に酢酸エチル100mlを加え、水、27%アンモニア水、および飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して得られる残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：クロロホルム）にて精製したところ、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｄ）が油状物質として930mg（収率70%）得られた。
【００４１】
同定結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
＜実施例３＞
次の化学式（Ｖ）に従い、Ｎ−トリフルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｅ）を合成した。
【００４４】
【化７】
ピペリジン−４−アセテート570mg（4mmol）、２，２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメタンスルホネート1.392g（6mmol）、およびトリエチルアミン606mg（6mmol）をジクロロメタン10ml中にて室温で４時間攪拌した。酢酸エチル100mlを加え、水、飽和炭酸水素ナトリウム水、および飽和食塩水で洗浄した。
【００４６】
有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（カラム：シリカゲルC-200、溶出液：ヘキサン／酢酸エチル＝4/1）にて精製したところ、Ｎ−トリフルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｅ）を油状物質として558mg（収率62%）で得た。
【００４７】
生成物の同定結果を表２に示した。
【００４８】
【表２】
＜試験例１＞ 18Ｆ標識Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）を用いた酵素反応と脳内分布
マウス大脳皮質を抽出し、0.1Mリン酸緩衝液（pH7.4）を用いて100mg tissue/mlのホモジネートを調製した。このホモジネート200μlに18Ｆ標識したＮ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテート（化合物Ｃ）のリン酸緩衝液溶液20μlを加え、経時的にインキュベーションしてアセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）による加水分解速度をラジオＴＬＣにより定量した。
【００５０】
加水分解体である標品のＮ−フルオロエチル−４−ピペリジノールは、４−ピペリジノールと２−フルオロ−１−トシルオキシエタンをアセトン中、加熱還流して合成し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲルC-200、溶出液：クロロホルム／メタノール＝19/1）にて精製して得た。（収率68%）
同定結果を表３に示した。
【００５１】
【表３】
一方、同じ反応系にＡＣｈＥの特異的阻害剤であるBW284c51（シグマ社製）を加え、同様の試験を行ったところ、加水分解反応は著しく阻害され、その特異性は８０％以上であった。
【００５３】
また、マウスを用いたin vivoでの脳内分布動態試験では、エステル体は静脈注射後、速やかに脳組織に取り込まれ、30分後にはＡＣｈＥ活性の脳内局所分布と類似した濃度分布を示した。さらに、その脳内での化学形は、マウスを断頭致死後速やかに脳を摘出し、氷冷下0.1Mリン酸バッファー（pH 7.4）にてホモジネートし、ラジオＴＬＣにて加水分解体であるＮ−フルオロエチル−４−ピペリジノールであることをそのRf値を比較することにより確認した。
【００５４】
一方、この加水分解体自身を静脈注射してもその脳組織への取り込みは、エステル体の１／１０以下であった。
【００５５】
これより、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートは、脳血液関門を通過しやすく、かつ、脳内のＡＣｈＥにより加水分解されて脳内に留まるものであることが示唆された。
【００５６】
したがって、Ｎ−フルオロエチルピペリジン−４−アセテートは、脳内局所のＡＣｈＥ活性測定に適した化合物であることが確認された。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明により、非侵襲的に、in vivoでのＡＣｈＥ活性を測定するためのトレーサーとして有効に用いられる放射性および非放射性の化合物として、Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が提供される。
これらのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体は、脂溶性が高く、脳組織に取り込まれるが、その後脳内でＡＣｈＥにより特異的に加水分解され、その加水分解物は脳組織に留まる。一方、脳組織に至る前に血中エステラーゼ等によりＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体が加水分解された場合には、この加水分解物は脳内に移行しない。したがって、この発明のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を用いることにより、精度高く、in vivoでのＡＣｈＥ活性測定方法を行うことが可能となる。
Claims (5)
- 次の一般式（Ｉ）
- アシル基は、アセチル基またはプロピオニル基のいずれかである請求項１のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体。
- 請求項１または２のＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体において、フッ素置換アルキル基のフッ素原子は、18Ｆであることを特徴とする放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体。
- 少なくとも、請求項１または２のいずれかのＮ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定用試薬。
- 少なくとも、請求項３の放射性Ｎ−フッ素化アルキルピペリジン誘導体を含有することを特徴とする中枢局所アセチルコリンエステラーゼ活性測定試薬。
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