KR101441406B1 - 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 [¹⁸F]플루마제닐의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 양전자방출단층촬영(PET: positron emission tomography)에 의해 간질 병소 부위를 영상화하기 위한 양전자 방출 핵종인 플루오린-18로 표지 된 [¹⁸F]플루마제닐을 제공한다.
본 발명에 따르면, 디아릴이오도늄 염 전구체를 가열조건에서 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃)의 상전이 촉매, TEMPO 및 디메틸포름아미드(DMF)의 반응용매와 반응시켜 높은 수율로 [¹⁸F]플루마제닐을 수득할 수 있다.

Description

디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 제조 방법{Processes for preparing ［18Ｆ］flumazenil from diaryliodonium salt precursor}

본 발명은 [¹⁸F]플루마제닐의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 디아릴이오도늄 염(diaryliodonium salt) 전구체로부터 플루오린-18이 표지 된 [¹⁸F]플루마제닐([¹⁸F]flumazenil)을 합성하는 방법에 관한 것이다.

대부분의 간질 환자는 약물 치료로 상당한 효과를 보지만 간질 환자 중 약 10 내지 15%는 효과가 거의 없는 것으로 보고되고 있다. 이러한 간질 환자에서 발작을 시작하는 두뇌 병소를 수술로 치료하는 방법은 간질 치료의 매우 중요한 분야이다. 이를 위해서는 간질 병소 부위를 정확하게 알아내야만 하는데, 이러한 부위를 알아내기 위해서는 간질 병소 부위의 벤조디아제핀 수용체(benzodiazepine receptor)를 영상화하고 정량화 할 수 있어야 한다.

정상 뇌에서 벤조디아제핀 수용체는 대뇌피질, 소뇌 및 시상에 높은 농도로 존재하며, 이 밖에 미상핵에 낮은 농도로 존재한다. 벤조디아제핀 수용체는 간질 유발 병소에서 농도가 감소하며, 이를 이용하여 벤조디아제핀 수용체의 영상을 간질 유발 병소의 국소화 및 간질의 감별 진단에 응용할 수 있다.

간질 활성 병소를 진단하는 방법으로는 자기공명영상(MRI), 단일광자방출단층촬영(SPECT: single photon emission computed tomography), 양전자방출단층촬영(PET: positron emission tomography), 발작간 표면 뇌파검사, 발작 시 표면 뇌파검사 등 여러 가지 방법이 있는데, 이 중 가장 널리 사용되는 진단 방법인 자기공명영상은 두뇌의 구조적 변화가 있는 경우에만 병소를 찾아낼 수 있지만, 단일광자방출단층촬영과 양전자방출단층촬영은 구조적 변화가 오기 이전 생화학적 변화만 있는 경우에도 병소를 찾아낼 수 있으므로 보다 초기에 간질병소 진단과 보다 정확한 활성 병소 부위를 진단할 수 있는 장점이 있다.

양전자방출단층촬영으로 간질 부위를 영상화하려면 간질의 대사 혹은 생화학적 변화에 대하여 알아야 하는데, 현재 간질의 영상을 위하여 가장 널리 사용되는 방사성의약품은 플루오린-18이 표지된 플루오로-디옥시글루코즈(¹⁸F]FDG: [¹⁸F]Fluoro-deoxyglucose)이다. 플루오로-디옥시글루코즈는 포도당 대사 정도를 영상화하므로 두뇌의 대사 활성 상태를 보여주고 뇌의 포도당 대사 평가를 양전자방출단층촬영 영상으로 보여준다. 이러한 플루오로-디옥시글루코즈를 이용하여 많은 연구가 수행되었고 그 결과 발작 간기에 간질 부위의 포도당 대사가 떨어져 있다는 것이 확인되었다. 그러나, 뇌의 경우 기본적으로 플루오로-디옥시글루코즈 흡수가 높아 S/N(signal to noise) 비율이 낮을 뿐만 아니라 간질 활성 병소 이외의 주변에도 영향을 미쳐 실제 간질 병소보다 조금 더 넓은 부위에 대사가 떨어져 보이는 단점이 있다. 또한, 발작 병소에 대한 양전자방출단층촬영 영상 신뢰성이 떨어지거나 포도당 대사에 영향을 미칠 수 있는 다른 약물이나 신체적 조건에 영향을 받을 수 있기 때문에 플루오로-디옥시글루코즈 단독으로 진단하기에는 한계가 있다.

한편, 양전자방출단층촬영 영상에 쓰이는 수많은 양전자 방출 핵종 중에 사이클로트론에서 생산되는 방사성동위원소는 탄소-11(t_{1 /2} = 20.4분), 질소-13(t_{1 /2} = 9.98분), 산소-15(t_{1 /2} = 2.03분), 플루오린-18(t_{1 /2} = 109.8분), 구리-64(t_{1 /2} = 12.7분), 요오드-124(t_{1 /2} = 4.2일)와 발생기에서 생산할 수 있는 갈륨-68(t_{1 /2} = 68.03분) 등이 있다. 벤조디아제핀 수용체의 차단제로 가장 널리 사용되는 의약품인 플루마제닐에 탄소-11로 표지 된 [¹¹C]플루마제닐을 이용하여 양전자방출단층촬영 영상을 얻은 결과 플루오로-디옥시글루코즈와 비교시 간질병소의 국소화를 더 정확하게 영상으로 제공한다고 알려져 있다. 이러한 탄소-11로 표지 된 [¹¹C]플루마제닐은 벤조디아제핀 수용체 타깃 의약품 플루마제닐의 화학적 구조 및 화학적 성질이 전혀 변하지 않는다는 장점이 있다. 하지만, 반감기가 20분으로 너무 짧아 표지 작업을 할 때 빠른 시간 안에 수행해야 하며, 방사선 피폭이 많고, 표지 후에도 빨리 사용해야만 하는 단점 있으며, 한 번 생산 시 보유 양전자방출단층촬영 장비 수에 따라 최대 2명의 환자에게만 적용할 수 있다는 단점이 있다.

반면, 양전자 방출 핵종 플루오린-18은 비교적 긴 반감기(t_{1 /2} = 109.8분)를 가지며, 유기합성법을 통한 표지 방법이 용이함에 따라 시간이 소요되는 방사성 의약품의 합성과 느리게 진행되는 생리 대사의 연구에 이용할 수 있다. 그러므로, 플루마제닐이 갖는 플루오린-19 대신에 약물의 체내활성을 실시간 양전자방출단층촬영 영상을 통해 분석할 수 있는 방사성동위원소 플루오린-18을 보다 간편하고 효율적으로 표지 된 플루마제닐이 요구되고 있는 실정이다. 지금까지 플루오린-18로 표지 된 [¹⁸F]플루마제닐([¹⁸F]FMZ) 합성은 니트로-마제닐(NO₂-mazenil) 전구체로부터 표지 하였으나 방사성 화학 수율(radiochemical yield)이 5 내지 20%로 상대적으로 낮기 때문에 수 명 이상의 환자에서 이용되기에는 문제점이 있다. 또한 대량 합성을 통해 임상 연구 수요를 맞추기 위한 자동합성장치 응용에서도 현재까지 약 1% 이하의 수율로만 가능한 상태이며 아직까지 자동합성장치를 이용한 대량생산된 [¹⁸F]플루마제닐은 보고된 바 없다. 이를 보완하기 위한 다른 연구기관에서는 플루마제닐 유도체로서, 플루오린-18 플루오로에틸 플루마제닐([¹⁸F]FEFMZ, (5-(2'-[¹⁸F]fluoroethyl)flumazenil))과 플루오린-18 플루오로 플루마제닐([¹⁸F]FFMZ, (2'-[¹⁸F]fluoroflumazenil)이 개발되었으나, 플루마제닐과는 다른 화학적 구조와 다른 약동학적 특성(pharmacokinetic)을 보여준다. 또한, 지방족 위치에 플루오린-18이 표지 된 구조로 인해 체내에서 플루오린-18이 탈불소화(defluorination)되어 signal to noise가 낮고 플루마제닐 영상이 아닌 플루오린-18 표지 대사 물질의 비표적 부위 영상으로 인해 뇌의 벤조디아제핀 수용체 PET 영상의 질을 낮추는 단점을 가지고 있어 널리 임상 연구에 쓰이지 못하고 있다.

본 발명은 간질 병소 부위를 진단하는 방법 중 하나인 양전자방출단층촬영 영상에 쓰이는 방사성의약품을 효과적으로 합성하는 방법을 제공하는 것으로, 탄소-11에 비해 상대적으로 긴 반감기를 가지는 플루오린-18로 표지 된 [¹⁸F]플루마제닐을 높은 수율로 합성하고자 한다.

또한, 본 발명에서는 [¹¹C]플루마제닐과 같은 약동학적 특성을 가지면서 탄소-11보다 반감기가 긴 플루오린-18로 표지 된 [¹⁸F]플루마제닐을 새로운 디아릴이오도늄 염 전구체를 사용하여 우수한 수율로 합성하고 자동화장치에 적용하여 대량생산을 가능하도록 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양전자방출단층촬영 영상에 쓰이는 양전자 방출 핵종 중에서 상대적으로 긴 반감기를 가지고 있는 플루오린-18이 표지된 [¹⁸F]플루마제닐을 제공하며, 디아릴이오도늄 염 전구체 (8a 내지 8h)를 이용하여 상기 [¹⁸F]플루마제닐을 합성하는 데 있어서 최적의 반응 조건을 제공한다.

플루오린-18을 표지하기 위해 기존의 전구체인 니트로-마제닐(NO₂-mazenil) 대신에 디아릴이오도늄 염 전구체를 사용하였다. 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 친핵성 방향족 플루오린-18 표지는 요오드를 중심으로 양쪽에 위치한 방향족 고리간의 상대적인 전자 밀도에 영향을 받아 선택적으로 보다 전자밀도가 적은 방향족 고리에 플루오린-18이 치환되는 표지법이다. 이와 같은 플루오린-18 표지 선택성을 고려하여 각기 다른 전자밀도를 지니는 8 가지의 디아릴이오도늄 염 전구체를 합성하였으며 이 중 6가지를 이용하여 플루오린-18 표지 연구를 수행하였다.

표지 반응에 사용된 용매로는 아세토니트릴(CH₃CN; acetonirile), 디메틸포름아미드(DMF; N,N-dimethylformamide), 디메틸설폭사이트(DMSO; dimehtyl sulfoxide) 하에서 진행하였으며, 플루오린-18 표지 반응성을 증가시키기 위해 상전이 촉매로서 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃), 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAOH), 테트라부틸암모늄 바이카보네이트(TBAHCO₃)를 사용하였다. 디아릴이오도늄 염 전구체는 가열조건이나 염기조건에서 자체 라디칼 생성으로 인해 불안정하므로 라디칼 스캐벤져(scavenger)인 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실(TEMPO) 사용과 다양한 반응 시간, 반응 온도에 따른 디아릴이오도늄 염 전구체들의 표지수율을 모니터링 하였다.

다양한 반응조건 중에서 라디칼 스캐벤져가 존재하고 반응용매로서 아세토니트릴과 디메틸설폭사이트 보다 디메틸포름아미드를 사용할 때 높은 [¹⁸F]플루마제닐 표지 수율을 보여주었다. 또한 반응온도는 150 ℃일 때 가장 최적으로 나타났으며, 상전이 촉매는 대부분의 전구체에서 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃)을 사용할 때가 가장 좋은 결과를 보여 주었다.

사용된 6가지의 디아릴이오도늄 염 전구체(8a 내지 8f) 중에서 상대적으로 높은 전자 밀도를 가지는 2-티오페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8b) 및 3-티오페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8c), 4-메톡시페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8d) 및 3- 메톡시페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8e)이 보다 표지 수율이 높을 것으로 예상됨에도 불구하고 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8f)가 염기 조건에 관계없이 높은 수율을 얻었다. 이러한 결과는 디아릴이오도늄 염 전구체의 두 개의 아릴 그룹이 갖는 전자 밀도 그리고 표지 반응 시 가열조건과 염기조건에서 안정성이 방향족 플루오린-18 표지 반응에 매우 중요한 요소임을 알려준다. 즉, 디아릴이오도늄 염 전구체 중에서 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8f)의 표지 조건하에서 안정성과 반응성이 높기 때문에, [¹⁸F]플루마제닐을 합성하기에 가장 적합한 전구체임을 증빙하였고 더불어 자동화장치를 이용한 표지에서도 대량생산이 가능하였다.

본 발명에 의하면 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용하여 플루오린-18 표지반응과 고성능액체크로마토그래피(HPLC; high performance liquid chromatography) 분리과정을 통해 70 내지 75 %의 높은 수율(종래보다 최대 6배 증진)로 얻을 수 있어서 [¹⁸F]플루마제닐 합성 방법으로서 용이하며, 총 합성시간은 55 분으로 짧은 때문에 시간에 따라 방사능 양이 감소하는 방사성동위원소의 특성상 짧은 시간에 [¹⁸F]플루마제닐을 합성하여 벤조다이아제핀 수용체 영상 연구에 이용할 수 있는 장점이 있다.

또한, [¹⁸F]플루마제닐 합성 방법을 자동합성장치에 적용하여 생산하였을 경우 69 내지 71%의 방사화학적 수율(decay-corrected)과 >98%의 방사화학적 순도로 대량 생산할 수 있었으며, 총 합성시간은 60분 정도 소요되었다.

도 1은 다양한 방사성동위원소가 도입된 플루마제닐 유도체의 구조에 대한 도면이다.
도 2는 디아릴이오도늄 염과 플루오린-18 표지 반응을 나타낸 도면이다.
도 3은 [¹⁸F]플루마제닐의 고성능액체크로마토그래피 분리[semi-preparative C-18 column; flow rate: 3 mL/min; 용매(20% CN₃CN:H₂O); black line: UV-254, red line: gamma ray] 결과에 관한 그래프이다.
도 4는 [¹⁸F]플루마제닐의 자동합성장치에서 고성능액체크로마토그래피 분리[semi-preparative C-18 column; flow rate: 4.5 mL/min; 용매(20% CN₃CN:H₂O); gamma ray, bottom: upper: UV-254]에 대한 그래프이다.
도 5는 [¹⁸F]플루마제닐과 기준물질 [¹⁹F]플루마제닐의 고성능액체크로마토그래피에 동시 주입 후에 얻은 크로마트그램이다(black line: UV-254, red line: gamma ray).
도 6은 다양한 디아릴이오도늄 염 전구체들의 표지 과정인 가열조건 및 염기조건 하에서 상대적 불안정성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 다양한 디아릴이오도늄 염 전구체들의 세슘 플루오로라이드(CsF)하에서 상대적 반응성을 나타낸 그래프이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 [¹⁸F]플루마제닐의 제조 방법에 있어서, 디아릴이오도늄 염 전구체들은 하기 화학식 1을 만족하며,

화학식 1

상기 화학식 1에서 Ar-은 하기 아릴(Ar-) 그룹 중 선택되는 어느 하나이고, X^-는 트리플루오로메탄 설포네이트(trifluoromethane sulfonate), 퍼플루오로 C₂-C₁₀ 알킬 설포네이트(perfluoro C₂-C₁₀ alkyl sulphonate), 트리플루오로아세테이트(trifluoroacetate), 테트라페닐보레이트(tetraphenylborate), 톨루엔 설포네이트 (toluene sulfonate), Br^-, Cl^- 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

아닐( Ar -) 그룹

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 [¹⁸F]플루마제닐의 제조 방법에 있어서, 디아릴이오도늄 염 전구체는 하기 화학식 2를 만족하며,

화학식 2

상기 화학식 2에서 -Ar은

이며, R¹~R³는 H, C₁ 알킬, C₂ 알킬, C₁ 할로알킬, C₂ 할로알킬 중에서 선택되는 어느 하나이며, X^-는 트리플루오로메탄 설포네이트(trifluoromethane sulfonate), 퍼플루오로 C₂-C₁₀ 알킬 설포네이트(perfluoro C₂-C₁₀ alkyl sulphonate), 트리플루오로아세테이트(trifluoroacetate), 테트라페닐보레이트(tetraphenylborate), 톨루엔 설포네이트 (toluene sulfonate), Br^-, Cl^- 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이오도늄 염 전구체.

먼저, <반응식 1>을 참조하여 다이아릴이오도늄 토실레이트(diaryliodonium tosylate) 전구체를 합성하는 방법에 대해 설명한다.

이사토익 언하이드라이드(isatoic anhydride)(2)를 사르코신(sarcosine), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide)에서 가열하여 4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(3)을 합성하였다. 이러한 4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(3)은 아세트산에서 브롬, 소듐 아세테이트와 함께 브롬화 반응을 통해 7-브로모-4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(4)을 얻었다. 7-브로모-4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(4)을 에틸 이소시아노아세테이트(ethyl isocyanoacetate)와 반응시켜 이미다조 벤조디아제핀(에틸 8-브로모-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조 [1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트)(5)를 얻었다. 에틸 8-브로모-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트)(5)를 트리부틸틴(tributyltin)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐[(Ph₃P)₄Pd]과 함께 반응을 하여 유기주석 화합물(에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스태닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트)(6)을 합성하였다. 상기 유기주석 화합물(에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스태닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트)(6)은 히드록시(토실옥시)아이오도벤젠(Koser's reagent; [hydroxyl(tosyloxy)iodo]benzene,)(7a) 및 다양한 히드록시(토실록시)아이오도아렌(7b 내지 7h)과 반응하여 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8h)를 합성하였다.

반응식 1. 디아릴이오도늄 토실레이트(diaryliodonium tosylate) 전구체의 제조 방법

일반적으로 원하는 방향족 위치에 플루오린-18을 표지하기 위해서는 ortho- 또는 para-위치에 카르보닐기 또는 니트로기와 같은 전자를 끄는 기(EWG, Electron withdrawing group)가 존재해야만 효과적으로 니트로 그룹이나 할로겐과 같은 이탈기 위치에 친핵성 방향족 플루오린-18를 표지 할 수 있는 제한성을 가지고 있다. 이와는 달리 디아릴이오도늄 염은 전자를 끄는 기가 없이 방향족 고리(aromatic ring)에 친핵성 플루오린-18을 표지 할 수 있는 장점이 있다. 디아릴이오도늄 염을 이용한 방향족 플루오린-18 표지 메카니즘은 하기 도 2의 A와 B 방향족화합물간의 표지 단계를 표현한 것으로 플루오린-18 음이온은 디아릴이오도늄 염 전구체의 전자가 부족한 방향족 위치(B ring)를 공격한다. 더불어 A ring의 전자가 많을수록 B의 플루오린-18 표지 수율은 증가된다.

따라서, 상대적으로 마제닐 보다 전자가 많은 고리를 갖는 페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8a), 2-티오페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8b), 3-티오페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8c), p-메톡시페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8d), m-메톡시페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8e) 및 p-메틸페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8f) m-메틸페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8g) p-에틸페닐-마제닐-이오도늄 토실레이트(8h)같은 다양한 디아릴이오도늄 염 전구체를 제조하였다.

상기 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8h)으로부터 [¹⁸F]플루마제닐을 제조하는 데 있어서 반응조건을 알아보면 다음과 같다.

사이클로트론에서 생산된 플루오린-18은 Chromafix^® (PS-HCO₃) 카트리지에 흡착한 후, 테트라부틸암모늄 바이카보네이트, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 및 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃)과 같은 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, 0.5 mL의 반응 용매에 용해된 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a ~ 8f)와, 상기 반응 혼합물을 적당한 온도에서 15분 동안 교반하였다. 합성된 플루오린-18의 표지 수율은 실리카젤이 도포된 thin layer chromatography(TLC)에 반응 혼합물을 올린 후에 전개용매인 10%의 메탄올/디클로로메탄을 이용하여 전개하고 이를 Radio-TLC(radio-thin layer chromatography) 스캐너로 확인하였다.

[¹⁸F]플루마제닐 합성 최적화를 위해, 반응 온도, 용매, 전구체 양, 상전이 촉매 종류, 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체의 종류 및 상전이 촉매에 함유된 염기/전구체의 몰비에 따른 [¹⁸F]플루마제닐 표지수율을 모니터링 하였다.

표 1. 디아릴이오도늄 염 전구체(8a 내지 8f)를 이용한 [¹⁸F]플루마제닐 표지 수율

entrya	precursor	100 ℃	125 ℃	150 ℃
TBAHCO 3
1	8a	6.3	20.7	24.6 (2.8c)
2	8b	1.2	4.1	6.3
3	8c	1.8	4.0	3.4.
4	8d	< 1	1.3 (2.1d)	2.5
5	8e	< 1	1.2	2.3
6	8f	15.4	23.1	21.1
TBAOH
7	8a	8.2	11.0	13.2
8	8b	3.6	5.7	10.1
9	8c	4.5	7.1	7.7
10	8d	< 1	< 1	2.3
11	8e	< 1	1.4	2.7
12	8f	11.7	15.6	17.7
K 2 .2.2. / K 2 CO 3
13	8a	29.9	32.5	39.2 (6.4d)
14	8b	1.7	2.3	2.8
15	8c	8.1	15.8 (11.7e, 1.8f)	6.8
16	8d	< 1	1.1	1.5
17	8e	1.4	1.3	1.4
18	8f	20.7	55.1 (55.0g)	74.1 (42.2h, 80.4i, 51.7j, 81.2k, 77.4l)

^a모든 반응은 8a 내지 8f(4 mg)와 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 자유 라디칼 TEMPO(1 mg), 다양한 염기(0.8 당량)을 지정한 온도에서 디메틸포름아미드(DMF) 용매를 사용하여 15분간 교반; ^b플루오린-18 표지 수율은 radio-TLC로 결정(n=2 또는 3); ^c2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 라디칼 스캐벤져(TEMPO)을 사용하지 않은 반응 조건; ^d반응용매: 디메틸설폭사이트(DMSO); ^e반응용매: 아세토니트릴(CH₃CN); ^f반응용매: 디메틸설폭사이트(DMSO); ^g반응온도: 135 ℃; ^h 탄산칼륨(K₂CO₃): 1.0 당량; ⁱ탄산칼륨(K₂CO₃): 0.6 당량; ^j탄산칼륨(K₂CO₃): 0.4 당량; ^k탄산칼륨(K₂CO₃): 0.6 당량 및 반응시간: 5분; ^l탄산칼륨(K₂CO₃): 0.6 당량 및 8f (8 mg), 반응시간 15분.

상기 <표 1>은 디아릴이오도늄 염 전구체(8a 내지 8f)를 이용한 [¹⁸F]플루마제닐 표지 반응 결과를 나타낸 표이다.

다양한 반응 조건 중, 반응용매로써 디메틸포름아미드(DMF: N,N-Dimethylformamide)를 사용하고 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실(TEMPO)하에서, 150 ℃, 5분 동안 반응하고 상전이 촉매로는 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃)을 사용할 때가 가장 좋은 결과를 나타냈다. 상기 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실은 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 플루오린-18의 결합 반응에서 부가적으로 생성되는 라디칼 생성을 억제하기 위해 라디칼 스캐벤저(radical scavenger)로 사용하였다. 디아릴이오도늄 염은 높은 온도와 염기 조건에서 불안정하고, 라디칼(radical) 분해반응에 의해 방향족 탄화수소(H-mazenil)를 생성하기 때문에 라디칼 스캐벤저 사용이 필요하다. 반응 온도 또한 플루오린-18의 결합 수율에 영향을 미친다. 대부분의 전구체 종류 및 염기에서 플루오린-18의 결합 수율이 가장 좋은 온도는 130℃ 이상에서 보여주었으며, 본 실험에서는 자동화합성장치의 안정적 운영을 위해서는 160℃ 미만에서 수행하는 것이 좋으므로 150℃ 에서 플루오린-18 표지 반응 결과를 관찰하였다.

디아릴이오도늄 염 전구체(8b 내지 8e)는 한쪽의 방향족 그룹들이 상대적으로 마제닐이 갖는 전자 밀도 보다 높기 때문에 플루오린-18이 마제닐 방향족 고리로 높은 수율로 표지가 가능할 것으로 예상됨에도 불구하고 높은 온도, 염기 조건 하에서 플루오린-18 표지 수율 결과가 상대적으로 낮았다. 이를 통해 낮은 방사성화학 수율은 디아릴이오도늄 염 전구체가 갖는 표지반응조건하에서 안정성도 중요인자로 보인다.

대부분의 전구체들에서 상전이 촉매는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 및 테트라부틸암모늄 바이카보네이트보다 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃) 하에서 플루오린-18의 표지 수율이 더 좋은 것으로 나타났다. 또한 사용된 전구체와 탄산칼륨의 몰비(molar ratio)는 전구체와 탄산칼륨 비율이 1/0.6(80.4%)일 때 가장 좋은 수율을 얻을 수 있었다. 따라서 다음의 전구체와 탄산칼륨의 몰비는 방향족 플루오린-18 표지 반응 효율에 중요한 요소인 것을 확인할 수 있었다.

상기 <표 1>에서 제시한 디아릴이오도늄 염(8a 내지 8f)을 이용한 플루오린-18 표지 반응 조건에서는 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8f)의 양(4 mg vs 8 mg)은 크게 수율 향상에 영향을 미치지 않았다, 반응 시간 또한 5분(81,2%)과 15분(80.4%)을 비교하였을 때 표지 수율에 크게 영향을 미치지는 않았다. 따라서 방사성동위원소의 반감기를 고려하였을 때 짧은 반응시간이 보다 유용하므로 5분 표지 반응시간으로 최적화되었다.

디아릴이오도늄 염 전구체(8b 내지 8e)는 전구체 8a 보다 높은 전자 밀도를 갖는 방향족 고리를 갖기 때문에 보다 높은 수율로 표지가 가능할 것으로 예상됨에도 불구하고 높은 온도, 염기 조건 하에서 플루오린-18 표지 수율이 상대적으로 낮았다. 이러한 이유로 전구체의 안정성이 중요함을 예상할 수 있었으며 이를 증명하기 위해 플루오린-18이 없는 반응조건에서 전구체들의 안정성을 분석하였다. 또한, 상전이 촉매 내에 염기가 없는 세슘 플루오로라이드(CsF) 조건에서 반응을 수행하여 각각의 전구체들의 반응성을 분석하였다. 하기 반응식 2는 각각의 디아릴이오도늄 염 전구체가 염기 및 가열조건에서 분해될 때 생성되는 화합물이다. 두 가지 I-마제닐(9) 및 H-마제닐(10)의 생성 농도를 측정함으로써 디아릴이오도늄 염 전구체의 안정성을 확인할 수 있다.

반응식 2. 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체의 분해 반응

페닐-마제닐-이오도늄 염(8a)에 비해 방향족 고리에 더 많은 전자를 포함하고 있는 디아릴이오도늄 염 전구체는 방향족 방사성 플루오린-18 표지 반응조건에 영향을 받는다. 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염 전구체(8f)는 2-티오페닐-마제닐 이오도늄 염, 3-티오페닐-마제닐-이오도늄 염, 3-메톡시페닐-마제닐-이오도늄 염 및 4-메톡시페닐-마제닐-이오도늄 염보다 상대적은 낮은 전자 밀도를 가지는 전구체임에도 불구하고 염기 조건에 관계 없이 높은 수율을 보이고 있다. 이러한 결과는 디아릴이오도늄 염을 이용한 방향족 플루오린-18 표지반응에서 전구체의 안정성은 전구체가 지닌 전자 밀도과 더불어 매우 중요한 요소임을 나타낸다. 사실상, 디아릴이오도늄 염의 형태를 가진 화합물은 일반적으로 높은 온도에서는 불안정하다고 알려져 있다. 디아릴이오도늄 염의 선택성 및 안정성을 확인하기 위해, 플루오린-18이 없는 조건에서 전구체의 불안정성으로 생성 가능한 I-마제닐(9)와 H-마제닐(10)과 같은 부산물이 생성정도를 고성능액체크로마토그래피로 분석하였다. 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8f)는 높은 온도와 염기 하에서 반응식 2와 같이 분해되며, "A pathway" 반응은 I-마제닐(9)을, "B pathway"는 H-마제닐(10)을 생성한다.

각각의 디아릴이오도늄 염 전구체는 분해 생산물(9, 10)의 양을 평가하기 위해, 플루오린-18을 첨가하지 않고 150 ℃에서 15분 동안 디메틸포름아미드, 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_2.2.2./K₂CO₃)하에서 반응시키고, I-마제닐(9)과 H-마제닐(10)의 농도를 측정함으로써 안정성을 측정하였다(도 6). 또한, 디아릴이오도늄 염 전구체들의 [¹⁹F]플루마제닐의 표지 반응성 평가를 위해 90 ℃ 에서 120분 동안 디메틸포름아미드 용매 하에서 세슘 플루오로라이드(cesium fluororide)와 함께 반응하였다(도 7). 도 6에 나타낸 그래프를 통해 상기 반응에 대한 결과를 보여준다. 도 6에서 y축은

비(ratio)로 나타내었다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 다양한 디아릴이오도늄 염 전구체들 중에서 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)가 탄산칼륨, 150 ℃ 조건 하에서 안정성이 가장 높으며, 테트라부틸암모늄 바이카보네이트와 테트라부틸암모늄 하이드록사이드와 같은 다른 염기 하에서도 유사한 경향을 나타내었다.

4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)의 안정성을 1.00로 가정하였을 때 페닐-마제닐-이오도늄 염(8a)은 1.11로 유사한 안정성을 가지며, 전자가 더 많은 전구체(8b 내지 8e)인 경우 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)에 비해 1.31 ~ 1.75 배 정도 불안정한 것으로 확인되었다.

뿐만 아니라, 세슘 플루오로라이드 하에서만 반응시킨 이오도늄 염들의 반응성을 실험한 결과를 y축은

비(ratio)로 도 7에 나타내었다. 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)는 열적 안정성 효과 때문에 더 효율적으로 [¹⁹F]플루마제닐을 합성할 수 있음을 확인 할 수 있었다. 즉, 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)의 반응성([F-18]FMZ 생성농도)을 1.00로 가정하였을 때, 다른 디아릴이오도늄 염(8a 내지 8e)의 반응성은 0.39 내지 0.88배로 낮았다. 결론적으로, 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f)이 전자가 풍부한 다른 디아릴이오도늄 토실레이트에 비해 안정성과 반응성이 높고, 방향족 플루오린-18 표지 반응에 의한 [¹⁸F]플루마제닐 합성에 사용되는 다양한 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체 중에서 가장 수율이 높은 이유를 증빙하였다.

최적화된 [¹⁸F]플루마제닐 합성은 플루오린-18(약 3.7 GBq), 라디칼 스캐벤져, 4 mg의 4-메틸페닐-마제닐-이오도늄 염(8f), 그리고 상전이 촉매 (5.5 mg의 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃))를 사용하고 디메틸포름아미드 용매하에서 150 ℃에서 5분 동안 열을 가는 방법이다. 이때 방사화학적 수율이 70 내지 75%이다. 고성능액체크로마토그래피로 분리 정제(도 3)한 후의 방사성화학 순도가 98% 이상으로 얻을 수 있었으며 방사화학적 수율이 종래보다 최대 6배 이상 증진시킬 수 있었다. [¹⁸F]플루마제닐을 합성하는데 걸리는 총 합성시간은 분리 정제 시간을 포함하여 약 55 분 정도 소요되었으며 이때 비방사능(specific activity)은 140 내지 244 GBq/mmol이었다.

또한, 상기 기술한 최적화 조건을 시중에서 판매하는 자동합성장치 중 TracerLab FX-FN(GE Healthcare 사)에 적용하여 [¹⁸F]플루마제닐의 생산을 시도하였다.

하기 도 4 는 자동화장치(TracerLab FX-FN)에서 HPLC를 사용하여 분리한 고성능액체크로마토그램이다. 각각의 시약 바이얼에 통상적으로 플루오린-18 표지 방사성추적자를 생산하기 위해 사용하는 방법에 따라 적용하여 생산하였을 경우 약 69 내지 72%의 방사화학적 수율과 98 % 이하의 방사화학적 순도로 생산할 수 있었으며 총 합성시간은 약 60 분 정도 소요되었다.

상기 자동합성장치에서 생산한 [¹⁸F]플루마제닐이 정확하게 합성되었는지를 판단하기 위한 정도관리로서 고성능액체크로마토그래피 분리정제한 [¹⁸F]플루마제닐을 기준물질 [¹⁹F]플루마제닐과 동시 주입하여 고성능액체크로마토그래피로부터 동 시간대에 용출(도 5)됨을 확인함으로써 본 발명조건에서 합성 한 방사성의약품이 [¹⁸F]플루마제닐을 확인하였다.

다음의 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

시약회사에서 구할 수 있는 시약과 용매는 특별한 경우를 제외하고는 모두 정제하지 않고 그대로 사용하였으며, 시약과 용매는 Sigma-Aldrich (USA)로부터 구입하였다. 각각의 반응에서 분리를 위한 크로마토그래피(chromatography)는 실리카겔(silica gel) (Merck, 230-400 mesh, ASTM)를 이용하여 수행하였으며, 모든 반응 여부는 프리-코트 플레이트(pre-coated plate) (Merck, silica gel 60F₂₅₄)에서 관찰하였다. ¹H and ¹³C NMR 스펙트럼은 Varian 400-MR (400 MHz) spectrometer로 분석하였으며, parts per million(ppm, δ units)으로 나타내었다. 물(H₂ ¹⁸O)은 Taiyo Nippon Sanso Corporation(Japan)로부터 구입하여 사용하고 플루오린-18은 분당서울대병원에서 KOTRON-13 cyclotron(Samyoung Unitech Co., Ltd.)을 이용하여 양성자 조사(proton irradiation)를 통한 ¹⁸O(p,n)¹⁸F 반응으로 제조하였다. Chromafix^®PS-HCO₃ (45 mg) 카트리지는 Macherey-Nagel Ins. (Germany)로부터 구입하였으며, Sep-Pak^®C18 plus 카트리지는 Waters Corp. (U.S.)로부터 구입하였다. HPLC는 요오드화나트륨 방사선감지기(NaI radiodector)(Raytest)와 자외선 차단기(UV-detector)가 장착된 Gilson 322에서 수행하였으며 HPLC-grade 용매(J.T. Baker, U.S.)는 HPLC 정제를 위해 멤브레인 필터링(membrane filtering) (0.22 ㎛, Whatman)로 여과한 후에 사용하였다. Radio-TLC는 바이오스캔 방사선-TLC 스캐너(Bioscan radio-TLC scanner) (Washington DC, U.S.A.)를 사용하여 분석하였으며, 모든 방사능 양은 Veenstra Instruments (Netherlands)의 VDC-505 방사능 측정기(activity calibrator)를 이용하여 측정하였고 따로 명시하지 않는 한 방사화학적 수율은 decay-correction 하여 표시하였다. 자동화생산을 위한 합성장치로 TracerLab FX-FN(GE Healthcare 사) 제품을 사용하여 생산하였다.

< 실시예 >

다음은 이사토익 언하이드라이드(isatoic anhydride)(2)를 출발 물질로 하여 다양한 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8h)를 제조하는 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.

제1 단계: 4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(3)의 제조.

6.09 g(37.3 mmol)의 이사토익 언하이드라이드(isatoic anhydride)(2), 3.49 g(39.2 mmol)의 사르코신(sarcosine) 및 40 mL의 디메틸설폭사이드 (dimethylsulfoxide)의 혼합물을 질소 하에서 2시간 동안 180℃로 가열하였다. 상기 혼합물을 식힌 후 물에 희석시키고, 클로로폼(chloroform)으로 세 번 추출한다. 유기층은 소듐설페이트(anhydrous sodium sulfate) 상에서 건조하고, 유기층을 농축하였다. 메탄올/디클로로메탄에서 재결정하여 5.58 g(79%)의 백색 고형인 4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(3)을 제조하였다(¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.03 (s, 3H), 3.09 (s, 2H), 7.01 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.29 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.48 (td, J = 7.6, 1.6 Hz, 1H), 7.97 (dd, J = 8.0, 1.6 Hz, 1H), 8.63 (s, 1H)).

제2 단계: 7-브로모-4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(4)의 제조.

1.53 g(8.04 mmol)의 4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(3)은 20 mL의 아세트산에 녹인 후 1.65 g(20.1 mmol)의 소듐아세테이트와 1.03 g(20.1 mmol)의 브롬(Br₂)을 천천히 적가하고, 반응 혼합물을 상온에서 24 시간 동안 교반하였다. 그 후 200 mL의 얼음 물에 상기 반응 혼합물을 부어 여과하였다. flash column chromatography (5% 메탄올/디클로로메탄)로 분리하여 백색 고형인 1.58 g(75%)의 7-브로모-4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(4)을 제조하였다(¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.29 (s, 3H), 3.90 (s, 2H), 6.91 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.57 (dd, J = 8.4, 2.4 Hz, 1H), 8.09 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 8.77 (s, 1H)).

제3 단계: 에틸 8-브로모-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(5)의 제조.

36 mL(1 mmol)/2 mL의 디메틸포름아미드와 54 mL(1 mmol)/3 mL의 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)에 용해시킨 5.00 g(18.6 mmol)의 7-브로모-4-메틸-1H-1,4-벤조디아제핀-2,5-다이온(4) 용액을 0도로 낮춘 후, 상기 용액에 60%, 0.890 g(22.3 mmol)의 쇼듐하이드라이드(sodium hydride)을 적가하였다. 20분 동안 교반시킨 후, 4.80 g(27.9 mmol)의 디에틸 포스포로클로리데이트(diethylphosphorochloridate)를 천천히 투입하고, 상기 용액을 얼음(ice bath) 하에서 30분간 교반하여다. 22 mL(1 mmol)/1 mL의 디메틸포름아미드에 용해된 2.52 g(22.3 mmol)의 에틸 이소시아노아세테이트(ethyl isocyanoacetate)와 60%, 1.04 g(19.6 mmol)의 쇼듐하이드라이드(sodium hydride) 용액을 캐뉼라(cannula)를 이용하여 상기 용액에 천천히 적가하였다. 1 mL의 아세트산을 투입하여 반응을 정지시킨 후 상기 혼합물을 찬물에 붓고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 유기층을 물, 브라인(brine)으로 씻어내고, 소듐설페이트(anhydrous sodium sulfate) 상에서 건조하여, 유기층을 농축하였다. flash column chromatography (3% 메탄올/디클로로메탄)로 분리 정제 후 백색 고형인 2.00 g(29%)의 에틸 8-브로모-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(5)를 제조하였다(¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 1.45 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 3.25 (s, 3H), 4.21-4.59 (m, 2H and 1H), 5.04-5.37 (m, 1H), 7.32 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.76 (dd, J = 8.4, 2.4 Hz, 1H), 7.89 (s, 1H), 8.20 (d, J = 2.4 Hz, 1H)).

제4 단계: 에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스테닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(6)의 제조.

100 mL의 톨루엔에 용해된 3.52 g(9.67 mmol)의 에틸 8-브로모-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(5) 용액을 16.8 g(29.0 mmol)의 트리부틸틴과 0.335 g(0.290 mmol)의 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐에 적가하였다. 반응 혼합물은 아르곤(Ar gas) 환경하에서 6시간 동안 가열 환류시켰다. 혼합물을 100 mL의 에틸아세테이트(ethyl acetate)에 희석시키고, 추출된 유기층을 물로 씻은 후 유기층을 농축하였다. flash column chromatography (5% 메탄올/디클로로메탄)으로 분리 정제 후 백색 고형인 3.72 g(66%)의 에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스테닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(6)를 제조하였다(¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 0.90 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 1.09-1.16 (m, 6H), 1.28-1.40 (m, 6H), 1.46 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 1.49-1.59 (m, 6H), 3.26 (s, 3H), 4.22-4.58 (m, 2H and 1H), 5.19 (d, J = 14.8 Hz, 1H), 7.35 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.71 (dd, J = 8.0, 1.2 Hz, 1H), 7.89 (s, 1H), 8.13 (d, J = 0.8 Hz, 1H)).

제5 단계: 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8h)의 제조.

2 mL의 아세토니트릴에 용해된 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물(hydroxyl(tosyloxy)iodo-aryl moiety)(7a 내지 7h) 용액에 아르곤 하의 상온에서 2 mL의 디클로로메탄(CH₂Cl₂)에 용해된 에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스테닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트(6)을 적가하고, 20 시간 동안 교반하였다. 질소에 의해 상기 용액을 증발시킨 후 혼합물을 1.0 mL의 에탄올에 용해시키고, 20 mL 바이얼에 옮긴다. 상기 용액에 과량의 디에틸에테르(diethyl ether)로 희석시킨다. 원심분리를 한 후, 용액을 제거한 후 진공에서 건조하여 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8h)를 제조하였다.

상기 8a는 에틸 8-페닐(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-phenyl(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate)이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.41 (t, J = 6.8 Hz, 3H), 2.34 (s, 3H), 3.21 (s, 3H), 4.30-4.51 (m, 2H and 1H), 5.13 (bs, 1H), 7.20 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.55 (td, J = 7.8, 1.6 Hz, 2H), 7.66 (dd, J = 6.8, 1.6 Hz, 2H), 7.71 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.81 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.27 (dd, J = 8.4, 1.2 Hz, 2H), 8.30 (s, 1H), 8.48 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H), 8.72 (d, J = 2.0 Hz, 1H)).

상기 8b는 에틸 8-(2-티오오페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(2-thiophenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate)이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.41 (t, J = 7.0 Hz, 3H), 2.36 (s, 3H), 3.22 (s, 3H), 4.40-4.62 (m, 2H and 1H), 5.15 (bs, 1H), 7.20-7.23 (m, 3H), 7.69 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.84 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.94 (dd, J = 5.2, 1.2 Hz, 1H), 8.10 (dd, J = 3.6, 1.2 Hz, 1H), 8.31 (s. 1H), 8.47 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H), 8.73 (d, J = 2.0 Hz, 1H)).

상기 8c는 에틸 8-(3-티오페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(3-thiophenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate)이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.41 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 3.22 (s, 3H), 4.40-4.61 (m, 2H and 1H), 5.16 (bs, 1H), 7.20 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.67 - 7.71 (m, 3H), 7.73 - 7.75 (m, 1H), 7.82 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 8.30 (s, 1H), 8.44 (dd, J = 8.4, 2.4 Hz, 1H), 8.60 (dd, J = 2.8, 1.2 Hz, 1H), 8.70 (d, J = 2.4 Hz, 1H)).

상기 8d는 에틸 8-(4-메톡시페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(4-methoxyphenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate)이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.41 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 2.35 (s, 3H), 3.22 (s, 3H), 3.84 (s, 3H), 4.39-4.61 (m, 2H and 1H), 5.16 (bs, 1H), 7.08 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 7.21 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.68 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.81 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.17 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 8.30 (s, 1H), 8.41 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H), 8.66 (d, J = 2.0 Hz, 1H)).

상기 8e는 에틸 8-(3-메톡시페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디히드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(3-methoxyphenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4] benzodiazepine-3-carboxylate)이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.40 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 3.21 (s, 3H), 3.85 (s, 3H), 4.39 -4.61 (m, 2H and 1H), 5.16 (bs, 1H), 7.23-7.26 (m, 3H), 7.46 (t, J = 8.2 Hz, 1H), 7.68 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.78-7.88 (m, 3H), 8.29 (s, 1H), 8.46 (d, J = 8.8, 2.0 Hz, 1H), 8.74 (d, J = 2.0 Hz, 1H)).

상기 8f는 에틸 8-(4-메틸페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(4-methylphenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.41 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 2.41 (s, 3H), 3.22 (s, 3H), 4.39-4.61 (m, 2H and 1H), 5.16 (bs, 1H), 7.21 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.37 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.68 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.82 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.12 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 8.30 (s, 1H), 8.43 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H), 8.69 (d, J = 2.4 Hz, 1H)).

상기 8g는 에틸 8-(3-메틸페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(4-methylphenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.40 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 2.37 (s, 3H), 3.21 (s, 3H), 4.35 -4.57 (m, 2H and 1H), 5.11 (bs, 1H), 7.28-7.31 (m, 3H), 7.52 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.72 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.81-7.89 (m, 3H), 8.27 (s, 1H), 8.40 (d, J = 8.4, 1.8 Hz, 1H), 8.84 (d, J = 1.8 Hz, 1H)

상기 8h는 에틸 8-(4-에틸페닐)(이오도늄 토실레이트)-5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복시산염(Ethyl 8-(4-ethylphenyl)(iodonium tosylate)-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo[1,5-a][1,4]benzodiazepine-3-carboxylate이다(¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 1.38 (t, J = 6.8 Hz, 3H), 1.41 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 2.35 (s, 3H), 2.60 (q, 2H), 3.22 (s, 3H), 4.39-4.61 (m, 2H and 1H), 5.16 (bs, 1H), 7.22 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.36 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.70 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.84 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.11 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 8.28 (s, 1H), 8.35 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H), 8.76 (d, J = 2.4 Hz, 1H))

다음은 상기 제5 단계에서 제조된 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a-8f)로부터 [¹⁸F]플루마제닐을 표지(제조)하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

제6 단계: 플루오린-18이 표지된 [¹⁸F]플루마제닐의 표지(제조)방법.

Cyclotron을 이용하여 생산된 플루오린-18(3.7-37.0 GBq)을 Chromafix^®(PS-HCO₃) 카트리지에 흡착한 후, 테트라부틸암모늄 바이카보네이트, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 또는 크립토픽스_{2 .2.2.}/탄산칼륨(K_{2 .2.2.}/K₂CO₃) 염기를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 아세트니트릴(0.5 mL x 2)와 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, 0.5 mL의 반응 용매에 용해된 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체(8a 내지 8f)와 TEMPO(1 mg)를 첨가하여, 적당한 반응온도에서 5분 또는 15분간 반응하였다. 반응 혼합물을 얼음 용기 하에서 식힌 후 과량의 물을 가하여 희석시키고 C18 plus Sep-Pak으로 분리하였다. Sep-pak으로부터 아세토니트릴를 사용하여 [¹⁸F]플루마제닐을 용출한 후 HPLC로 분리 정제하였다. 인체에 무해한 10% 이하 EtOH/Saline 용액으로 변환시키기 위해 분리된 [¹⁸F]플루마제닐을 과량의 물로 희석한 후 C18 plus Sep-Pak으로 분리하였다. Sep-pak으로부터 에탄올 용액으로 용출한 후 saline를 가하여 10% 이하 EtOH/Saline 용액 용액으로 조제하였다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 디아릴이오도늄 염 전구체로부터 플로오린-18이 표지된 플루마제닐을 제조하는 방법에 있어서,
   생산된 플루오린-18을 PS-HCO₃ 카트리지에 흡착하는 단계;
   상기 카트리지에 흡착된 플루오린-18을 테트라부틸암모늄 바이카보네이트, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 및 크립토픽스_2.2.2./탄산칼륨(K_2.2.2./K₂CO₃)과 같은 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하는 단계;
   상기 용출에 의해 추출된 용매를 아세트니트릴과 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시키는 단계;
   상기 상전이 촉매, 반응 용매에 용해된 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체와 반응 혼합물을 100 내지 160 ℃의 반응온도에서 교반하면서 반응시키는 단계;
   상기 반응 혼합물을 식힌 후 희석시키고 C-18 카트리지(C18 plus Sep-Pak)로 분리하여 EtOH/Saline 용액으로 변환시키는 단계;
   상기 C-18 카트리지로부터 아세토니트릴을 사용하여 상기 플로오린-18이 표지된 플루마제닐을 용출한 후 고성능액체크로마토그래피(HPLC)로 분리 정제하는 단계;
   상기 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 표지 수율을 확인하기 위해 실리카젤이 도포된 thin layer chromatography(TLC)에 반응 혼합물을 올린 후에 전개용매인 메탄올/디클로로메탄을 이용하여 전개하고 이를 Radio-TLC(radio-thin layer chromatography) 스캐닝하는 단계;
   상기 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 합성 최적화를 위해, 반응 온도, 용매, 전구체 양, 상전이 촉매 종류, 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체의 종류 및 상전이 촉매에 함유된 염기/전구체의 몰비에 따른 상기 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 표지수율을 모니터링하는 단계를 포함하되,
   상기 디아릴이오도늄 토실레이트 전구체 제조는, 아세토니트릴에 용해된 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물(hydroxyl(tosyloxy)iodo-aryl moiety) 용액에 아르곤 하의 상온에서 디클로로메탄(CH₂Cl₂)에 용해된 에틸 5,6-디하이드로-5-메틸-6-옥소-8-트리부틸스테닐-4H-이미다조[1,5-a][1,4]벤조디아제핀-3-카르복실레이트를 적가한 후 교반하는 단계와, 상기 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물 용액을 질소에 의해 증발시킨 후 혼합물을 에탄올에 용해시키는 단계와, 상기 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물 용액에 과량의 디에틸에테르(diethyl ether)로 희석시키는 단계와, 상기 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물 용액을 원심분리하는 단계와, 상기 히드록실(토실록시) 이오도-아릴 화합물 용액을 제거한 후 진공에서 건조하는 단계를 포함하고,
   상기 디아릴이오도늄 염 전구체들은 하기 화학식 1을 만족하며,
   화학식 1
   

   

   
   상기 화학식 1에서 Ar-은 하기 아릴(Ar-) 그룹 중 선택되는 어느 하나이고, X^-는 트리플루오로메탄 설포네이트(trifluoromethane sulfonate), 퍼플루오로 C₂-C₁₀ 알킬 설포네이트(perfluoro C₂-C₁₀ alkyl sulphonate), 트리플루오로아세테이트(trifluoroacetate), 테트라페닐보레이트(tetraphenylborate), 톨루엔 설포네이트 (toluene sulfonate), Br^- 및 Cl^- 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 제조 방법.
   아릴(Ar-) 그룹
   

   

   

   

   

   

   

   

   
   
   

   
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