KR20140076575A - 18f―표지된 생분자의 합성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 자동화에 대해 용이한(amenable) 18F 표지된 생분자의 합성 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법을 자동화하기 위한 카세트를 제공한다. 본 발명의 방법은 선행 기술의 방법에 비해서 다수의 이점을 제공한다. 공지된 방법과 비교하여 하나 더 적은 정제 단계가 필요하다. 또한, 바람직한 실시양태에서, 하나의 특수한 시약이 2개의 상이한 단계에서 사용되기 때문에 하나 더 적은 시약이 필요하다. 이에 의해 화학 공정이 간편화되고, 상품 비용이 감소되며, GMP 임상 제조에 필요한 시약의 허가 및 문서화에 대한 부담이 최소화된다.

Description

18F―표지된 생분자의 합성 방법{METHOD FOR THE SYNTHESIS OF 18F-LABELLED BIOMOLECULES}
본 발명은, 방사선의약품 분야, 및 구체적으로는 양전자 방출 단층촬영(PET)에 사용하기에 적합한 화합물의 제조에 관한 것이다. 18F로 표지된 화합물의 합성 방법, 바람직하게는 자동화된 방법이 제공된다. 또한, 본 발명의 자동화된 방법을 실시하기에 적합한 카세트가 본 발명에 의해 제공된다.
18F는 그의 물리적 및 화학적 특성 때문에 양전자 방출 단층촬영(PET) 추적자에서 사용되는 바람직한 방사선핵종이다. 18F를 유기 분자 내로 혼입시키는데 사용된 화학 반응은 광범위하게 두 개 카테고리, 즉 친핵성 및 친전자성 반응으로 구분될 수 있다. 친핵성 플루오르화에 대해서는, [18F]-플루오라이드 이온(18F-)이 18F의 공급원으로 사용된다. 이것은 일반적으로 핵 반응 18O(p,n)18F로부터 수용액으로서 입수된다. 일단 이것이 양이온성 반대이온의 첨가 및 물의 제거에 의해 반응성이 되기만 하면, 18F-는 적합한 이탈기를 포함하는 화합물과 반응하여 18F가 이탈기 대신 상기 화합물 내로 혼입될 수 있다. 적합한 이탈기에는 Cl, Br, I, 토실레이트(OTs), 메실레이트(OMs), 노실레이트(ONs) 및 트리플레이트(OTf)가 포함된다. 입수된 18F 표지된 화합물은 최종 생성물일 수 있거나, 최종 생성물을 얻기 위한 표지용 시약으로서 사용되는 18F 표지된 합성단위체(synthon)이다. 그러한 합성단위체의 예는 18F-(CH2)x-LG(여기서, LG는 이탈기를 나타낸다)인데, 이것은 전구체 화합물 내 티올, 히드록시, 또는 아민 기를 알킬화시켜서 18F 표지된 생성물을 생성시키는데 사용될 수 있다. 상기 알킬화 반응이 성공적으로 진행되도록 하기 위해서, 티올, 히드록시 또는 아민 기의 탈양성자화가 필요하며, 그에 따라 상기 반응은 전형적으로 염기의 존재 하에서 실시된다.
18F 표지된 방사선추적자는 자동화 방사선합성 장치에 의해서 현재 편리하게 제조되고 있다. 그러한 장치의 상업적으로 입수가능한 예는 다수 존재한다. 장치, 예컨대 패스트랩(FASTlab)TM(지이 헬쓰케어(GE Healthcare))에는 방사선화학반응(radiochemistry)이 일어나는 일회용 카세트가 포함되는데, 상기 카세트가 상기 장치에 설치되어 방사선합성이 실시된다. 방사선플루오르화 반응이 그러한 자동화된 합성 장치 상에서 실시되도록 하기 위해, 시약의 각각은 상기 장치 주위로 운반되도록 가용성이어야 한다. 또한, 개별 바이알이 각각의 시약에 대해서 필요하고, 거기에는 화학 공정을 간편화하고 상품 비용을 감소시키고 GMP 임상 제조를 위해 필요한 시약의 허가 및 문서화에 대한 부담을 간편화시키거나 최소화시키기 위해서 가능한 한 적은 수의 바이알이 존재하는 것이 바람직하다.
방사선표지된 알킬티오페닐-구아니딘 화합물 및 중추 신경계 수용체를 영상화하는데 있어서 그의 잠재적인 응용예는 WO 2006/136846 및 자오(Zhao) 등의 문헌[J Label Compd Radiopharm, 2006; 49: 163-70]에 보고되었다. 이러한 화합물은 N-메틸-D-아스파르테이트(NMDA) 수용체에 대해 높은 친화도(< 5 nM)를 가지며 NMDA-매개된 장애, 예컨대 발작, 뇌졸중, 신경병성 통증 및 정신분열증의 진단에서 잠재적으로 유용하다는 것이 입증되었다.
두 개의 특수한 방사선표지된 알킬티오페닐-구아니딘 화합물의 수동(manual) 합성은 최근에 로빈스(Robins) 등의 문헌[Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2010; 20(5); 1749-51]에 의해서 보고되었다.
Figure pct00001
18F-플루오로알킬 토실레이트 합성단위체는, 단계 (i)에서 디토실레이트 출발 물질을 15분 동안 90℃에서 아세토니트릴 중에서 K18F/크립토픽스(Kryptofix) 2.2.2와 반응시켜서 제조되었다. 표지된 구아니딘 화합물은, 염기 Cs2CO3의 존재 하에서 아세토니트릴 중에서 관련된 티올 전구체 화합물을 관련된 18F 플루오로알킬 토실레이트 합성단위체로 알킬화시켜서 단계 (ii)에서 얻어졌다. 본 발명자들은 상기 단계 (ii)를 실시하는 중에 아세틸 불순물이 생성됨을 관찰하였다:
Figure pct00002
이 아세틸 불순물은 HPLC에 의해 미정제 반응 혼합물로부터 제거하기 어려운 것으로 확인되었고, 이에 의해 과도하게 길고 복잡한 방사선합성이 초래되었다.
PET 추적자를 얻기 위한 18F-플루오로알킬화 반응의 또 다른 예는, 18F 표지된 아미노산 O-(2-[18F]플루오로에틸)-L-티로신([18F]FET)을 얻는데 사용된 왕(Wang) 등의 문헌[2006 J Radioanalyt Nuc Chem; 270(2): 439-43]에 기재된 반응이다:
Figure pct00003
[18F]플루오로에틸 토실레이트는 10분 동안 90℃에서 아세토니트릴 중에서 K18F/크립토픽스 2.2.2와 반응시켜 1,2-비스토실옥시에탄으로부터 토실 기의 치환에 의해 단계 (i)에서 제조되었다. 그 후, 정제된 [18F]플루오로에틸 토실레이트를 단계 (ii)에서 DMSO 중의 L-티로신 및 10% 수성 NaOH(또는 DMSO 중의 L-티로신의 디-Na-염)의 용액과 90℃에서 20분 동안 반응시켜서 [18F]FET를 얻었다. 로빈스 등(상술됨)에 의해 보고된 18F 표지된 S-플루오로알킬 디아릴구아니딘의 제조 방법과는 다르게, 이러한 [18F]FET의 제조 방법에서는 알킬화 반응에서 가용성 염기가 사용된다. 그러나, 이 반응은, 후속적인 플루오로알킬화 단계에 사용된 염기에 대해 추가 바이알이 필요하다는 사실 때문에, 카세트가 사용되는 자동화된 합성 장치 상에서 실시되기에는 여전히 이상적이지 않다.
런드크비스트(Lundkvist) 등의 문헌[1997 Nuc Med Biol; 24: 621-7]에는 표지용 시약으로 [18F]플루오로프로필 브로마이드를 사용하는 [18F]플루오로프로필-β-CIT(β-CIT: (-)-2β-카르보메톡시-3β-(4-아이오도페닐)트로판)의 합성이 기재되어 있다. 단계 (i)에서, [18F]플루오로프로필 브로마이드는, [18F] 칼륨 크립토픽스 착물을 사용한 1,3-디브로모프로판의 친핵성 플루오르화에 의해서 제조되었다. 그 후, 디메틸 포름아미드(DMF) 중의 [18F]플루오로프로필 브로마이드를 사용하여 단계 (ii)에서, 130℃에서 25분 동안 노르-β-CIT를 알킬화시켜서 [18F]플루오로프로필-β-CIT를 형성시켰다:
Figure pct00004
상기 방법은, 이 방법에서 증류를 통한 합성단위체의 정제 및 염기에 대한 추가 시약 바이알이 필요하기 때문에, 자동화에 대해서는 이상적이지 않다.
따라서, 다양한 문제점이 해소되고 자동화에 대해 더욱 용이한, 상기 및 유사 18F 표지된 화합물을 얻는 방법이 필요하다.
본 발명은, 자동화에 대해 용이한, 18F 표지된 생분자의 합성 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법을 자동화하기 위한 카세트를 제공한다. 본 발명의 방법은 선행 기술의 방법에 비해서 다수의 이점을 제공한다. 이 방법은 공지된 방법과 비교하여 하나 더 적은 정제 단계를 필요로 한다. 또한, 바람직한 실시양태에서, 이 방법에서는 두 단계에서 하나의 특수한 시약이 사용되므로, 필요한 시약 바이알의 수가 최소화된다. 이에 의해 화학 공정이 간편화되고, 상품 비용이 감소되며, GMP 임상 제조에 필요한 시약의 허가 및 문서화에 대한 부담이 최소화된다.
한 측면에서, 본 발명은,
(i) 적합한 용매 중에서 하기 화학식 II의 화합물을 [18F]플루오라이드의 적합한 공급원과 반응시켜서, 하기 화학식 II의 화합물 및 하기 화학식 III의 화합물을 포함하는 제1 조(crude) 반응 생성물을 얻고;
(ii) 하기 화학식 IV의 화합물, 또는 그의 보호된 버전의 화합물을 탈양성자화시키고;
(iii) 알칸올 용매 중에서, 단계 (i)에서 얻은 상기 제1 조 반응 생성물을 단계 (ii)에서 얻은 상기 탈양성자화된 화합물과 반응시켜서, 화학식 I의 화합물 또는 그의 보호된 버전의 화합물을 포함하는 제2 조 반응 생성물을 얻고;
(iv) 임의의 보호기를 제거하는 것을 포함하는,
하기 화학식 I의 화합물, 또는 그의 염 또는 용매화물의 제조 방법을 제공한다:
<화학식 I>
Figure pct00005
<화학식 II>
Figure pct00006
<화학식 III>
Figure pct00007
<화학식 IV>
Figure pct00008
상기 식에서,
R1-A-는, 화학식 R1-A-H(여기서, A는 S, O 또는 NR2로부터 선택되고, 여기서 R2는 수소, C1-6 알킬, 또는 C5-12 아릴이다)의 생물학적 표적화 분자(BTM)의 탈양성자된 라디칼이고;
n은 1 내지 6의 정수이고;
LG1 및 LG2는 동일하거나 상이하며, 각각은 이탈기 LG를 나타내고;
m은 1 내지 4의 정수이고;
LG12는 이탈기 LG이고, p는 상기 m에 대해서 정의된 바와 같고,
-A2-R11은 상기 -A1-R1에 대해서 정의된 바와 같다.
본 발명에 따른 적합한 ""은, (i) 생리학적으로 허용되는 산 부가 염, 예컨대 무기 산, 예를 들어 염산, 브롬화수소산, 인산, 메타인산, 질산 및 황산으로부터 유래한 것들, 및 유기 산, 예를 들어 타르타르산, 트리플루오로아세트산, 시트르산, 말산, 락트산, 푸마르산, 벤조산, 글리콜산, 글루콘산, 숙신산, 메탄술폰산 및 파라톨루엔술폰산으로부터 유래한 것들; 및 (ii) 생리학적으로 허용되는 염기 염, 예컨대 암모늄 염, 알칼리 금속 염(예를 들어, 나트륨 및 칼륨의 염), 알칼리 토금속 염(예를 들어, 칼슘 및 마그네슘의 염), 유기 염기, 예컨대 트리에탄올아민, N-메틸-D-글루카민, 피페리딘, 피리딘, 피페라진, 및 모르폴린과의 염, 및 아미노산, 예컨대 아르기닌 및 리신과의 염으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 적합한 "용매화물"은, 에탄올, 물, 식염수, 생리학적 완충제 및 글리콜을 사용하여 형성될 수 있다.
용어 "생물학적 표적화 모이어티"(BTM)는, 투여 후, 생체 내 포유동물 신체의 특수한 부위에서 선택적으로 흡수되거나 국소화되는 화합물을 의미한다. 그러한 부위는 예를 들어, 구체적인 질병 상태에 관련될 수 있거나, 어떻게 기관 또는 대사 과정이 기능화되는지를 나타낼 수 있다. BTM은 합성 또는 천연 기원일 수 있지만, 바람직하게는 합성한 것이다.
용어 "합성한"은 그 통상적인 의미, 즉 천연 공급원으로부터, 예를 들어 포유동물 신체로부터 단리되는 것과는 반대로 인위적인 것이다. 그러한 화합물은, 그의 제법 및 불순물 프로파일이 충분하게 제어될 수 있다는 이점을 갖는다. BTM의 분자량은 바람직하게는 3,000 달톤 이하, 보다 바람직하게는 200 내지 2,500 달톤, 가장 바람직하게는 300 내지 2,000 달톤이고, 400 내지 1,500 달톤이 특히 바람직하다.
바람직하게는, BTM은 효소 기질, 효소 길항제, 효소 효능제, 효소 억제제 또는 수용체 결합 화합물, 특히 비-펩타이드이고, 바람직하게는 합성한 것이다. 용어 "비- 펩타이드"는, 임의의 펩타이드 결합, 즉 두 개의 아미노산 잔기 사이에 아미드 결합을 포함하지 않는 화합물을 의미한다. BTM이 효소 기질, 효소 길항제, 효소 효능제 또는 효소 억제제인 경우에, 본 발명의 그러한 바람직한 생물학적 표적화 분자는 합성한 약물 유사 소분자, 즉 약제 분자이다. 그러한 구체적인 생물학적 표적화 분자의 비제한적인 예가 이하에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
단독으로 또는 또 다른 기의 일부로 사용된 용어 "알킬"은, 임의의 선형, 분지형 또는 고리형의 포화 또는 불포화 CnH2n+1 기로 정의된다.
단독으로 또는 또 다른 기의 일부로 사용된 용어 "아릴"은, 단일고리 또는 다중고리 방향족 탄화수소, 또는 단일고리 또는 다중고리 헤테로방향족 탄화수소로부터 유도되는 임의의 C6-14 분자 단편 또는 기로 정의된다.
상기 반응 단계 (i)에서 사용되는 "적합한 용매"는, 반응물이 용이하게 가용되고 용이하게 반응되어 목적하는 생성물을 형성시키는 것이다. 그 예에는, N,N-디메틸포름아미드(DMF), 아세톤, 디클로로메탄(DCM), 클로로포름, 디메틸술폭시드(DMS), 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란(THF), 또는 아세토니트릴, 및 그의 수용액이 포함된다. 단계 (i)에 대해 적합한 용매의 문맥에서의 "수용액"은 바람직하게는 5 내지 20% 물, 가장 바람직하게는 10 내지 15% 물을 의미한다. 수성 에탄올 또는 수성 아세토니트릴이 반응 단계 (i)에 대해서는 바람직하지만, 수성 아세토니트릴이 사용되는 경우에는 후속적인 상기 반응 단계를 실시하여 아세토니트릴을 제거하고 나서 반응 단계 (iii)에서 제1 조 반응 생성물을 사용하는 것이 필요하다. 수성 에탄올이 바람직하다.
용어 "이탈기"는, 불균일 결합 절단에서 한 쌍의 전자와 함께 분리되는(depart) 분자 단편을 지칭한다. 적합한 이탈기는 예를 들어, 클로로, 아이오도 또는 브로모로부터 선택된 할로, 또는 아릴 또는 알킬 술포네이트일 수 있다. 바람직한 이탈기는 Cl, Br, I, 토실레이트(OTs), 메실레이트(OMs) 및 트리플레이트(OTf)로부터 선택된다. 바람직하게는, LG1 및 LG2는 동일하다.
"[ 18 F]플루오라이드의 적합한 공급원"은 전형적으로 건조 및 양이온성 반대이온의 첨가에 의해 반응성으로 된 [18F]플루오라이드이다. 상기 [18F]플루오라이드를 "건조시키는" 단계에는 물을 증발시켜서 무수 [18F]플루오라이드를 생성시키는 것이 포함된다. 이 건조 단계는 적합하게는 열을 가하고 용매, 예컨대 아세토니트릴을 사용함으로써 더욱 낮게 비등하는 공비혼합물을 제공함으로써 실시된다. " 이온성 반대이온"은 양으로 하전된 반대이온으로서, 그 예에는 크립탠드(cryptand), 또는 테트라알킬암모늄 염과 착물화된 크지만 연질의 금속 이온, 예컨대 루비듐 또는 세슘, 칼륨이 포함된다. 바람직한 양이온성 반대이온은 크립탠드의 금속 착물이고, 가장 바람직하게는 상기 착물에서 상기 금속은 칼륨이고 상기 크립탠드는 크립토픽스 222이다.
제1 조 반응 생성물 및 제2 조 반응 생성물 둘 모두의 문맥에서 사용된 용어 "조 반응 생성물"은, 임의의 정제가 실시되지 않은 반응 생성물을 의미하는 것으로 생각된다. 용어 "정제"는, 목적하는 반응 생성물인 그러한 화학적 화합물을 조 반응 생성물로부터 단리시키는데 사용된 임의 방법을 지칭한다. 다른 화학적 화합물은 일반적으로 "불순물"로 지칭된다. 전형적으로, 이것은 당업자에게 널리 공지된 기술, 예컨대 크로마토그래피 및 고체 상 추출에 의해서 서로로부터 조 반응 생성물 중에 존재하는 다양한 화학적 화합물을 분리시켜서 실시된다.
용어 "탈양성자화되는"은, 화학식 IV의 화합물로부터 양성자(H+)의 제거를 지칭하고, 이것은 염기를 사용하여 실시된다. 이 단계는 후속적인 알킬화 반응을 촉진시킨다. "염기"는 무기 염기, 예컨대 탄산칼륨 또는 탄산세슘, 수산화칼륨, 또는 수산화나트륨, 또는 유기 염기, 예컨대 트리알킬아민, 예를 들어 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민, 또는 디메틸아미노피리딘일 수 있다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 탈양성자화 단계에 사용된 염기는 별도 시약인 것보다는, 반응성 [18F]플루오라이드를 제조하는데 사용된 양이온성 반대이온이다. 이 바람직한 실시양태는, 더욱 적은 수의 시약 바이알이 필요하기 때문에, 자동화에 특히 적합하다.
적합한 "보호 기" 및 "보호기를 제거하는" 방법은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 보호기의 사용은 문헌['Protective Groups in Organic Synthesis', by Greene and Wuts (Fourth Edition, John Wiley & Sons, 2007]에 기재되어 있다. 존재하는 경우 이러한 보호기의 제거 단계는 바람직하게는 알킬화 단계 후에 실시된다.
반응 단계 (iii)에 대해 사용된 "알칸올 용매"는 알칸올 또는 수성 알칸올일 수 있는데, 여기서 용어 "알칸올"은 간단한 지방족 알콜을 의미하는 것으로 생각된다. "수성 알칸올"은 물 및 알칸올로 이루어지고, 이 단계 (iii)의 문맥에서는 물을 포함하는 용액을 의미한다. 적합한 상기 알칸올 용매는 물 및 알칸올 이외의 임의 용매를 포함하지 않으며, 특히 아세토니트릴을 포함하지 않는다. 본 발명의 문맥에서 적합한 알칸올에는 메탄올, 에탄올 및 프로판올이 포함되고, 에탄올이 가장 바람직하다.
화학식 II의 화합물은, 블록(Block) 등의 문헌[J Label Comp Radiopharm, 1988; 25: 201]에, 또는 닐(Neal) 등의 문헌[J Label Comp Radiopharm, 2005; 48 557]에 기재된 방법을 사용하거나 직접적으로 변형시켜서 용이하게 얻어질 수 있다.
화학식 IV의 화합물은, WO 94/27591, WO 2004/007440, WO 2006/136846, 후(Hu) 등의 문헌[J Med Chem, 1997; 40: 4281-9], 자오 등의 문헌[J Label Compd Radiopharm, 2006; 49: 163-70] 및 로빈스 등의 문헌[Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2010; 20(5): 1749-51]에서 다양하게 기재된 방법을 사용하거나 직접적으로 변형시켜서 제조될 수 있다.
기호 n, m, p 및 q는 각각의 예에서 바람직하게는 1 내지 4, 가장 바람직하게는 1 내지 3, 및 가장 특히 바람직하게는 1 내지 2이다.
알킬화 단계 (iii)는, 실온에서 또는 더 높은 온도(전형적으로는 90 내지 130℃)에서 실시될 수 있고, 임의의 보호기의 제거를 실시한 후에 상기 방법에는 상기 제2 조 반응 생성물을 정제하여 정제된 화학식 I의 화합물을 얻는 추가 단계 (v)가 포함될 수 있다. 적합하게는 상기 정제는 크로마토그래피 또는 고체 상 추출(SPE)에 의해 실시되는데, 여기서 상기 크로마토그래피는 바람직하게는 고 성능 액체 크로마토그래피(HPLC)이다.
본 발명의 방법은, 이 방법에서 알킬화 단계에 사용되는 화학식 III의 화합물의 정제가 필요하지 않다는 이점을 갖는다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에서, 상기 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 Ia의 화합물, 또는 그의 염 또는 용매화물이고;
상기 화학식 IV의 화합물은 하기 화학식 IVa의 화합물이다:
<화학식 Ia>
Figure pct00009
<화학식 IVa>
Figure pct00010
상기 식에서,
A1a는 화학식 I에서 정의된 A 기이고,
R1a는 수소 또는 C1-4 알킬로부터 선택된 Ra 기이고;
R3a는 할로인 Rc 기이고;
R4a는 할로, C1-4 알킬티오, 또는 C1-4 알킬로부터 선택된 Rd 기이고;
R11a, R13a 및 R14a는 각각 화학식 Ia에 대해서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A2a는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, P1 및 P2는 각각 수소 또는 보호기, 바람직하게는 수소로부터 선택된 P 기이다.
용어 "할로겐" 또는 "할로"는, 플루오린, 염소, 브로민 또는 아이오딘으로부터 선택된 치환기를 의미한다.
용어 "알킬티오"는 사슬 중에, 바람직하게는 근위 말단에 황을 포함하는 상기 정의된 알킬 기, 즉 -S-알킬을 지칭한다.
가장 바람직하게는, 상기 화학식 Ia의 화합물은 하기 화학식 Ib의 화합물이고;
상기 화학식 IV의 화합물은 하기 화학식 IVb의 화합물이다:
<화학식 Ib>
Figure pct00011
<화학식 IVb>
Figure pct00012
상기 식에서, R1b, R3b 및 R4b는 각각 화학식 Ia에 대해서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A1b는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, nb는 화학식 I의 n에 대해서 정의된 바와 같고;
R11b, R13b 및 R14b는 각각 화학식 Ia에 대해서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A2b는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, P1b 및 P2b는 각각 화학식 IVa에 대해서 정의된 P 기이다.
각각의 Ra 기는 바람직하게는 C1-4 알킬이고 가장 바람직하게는 메틸이다.
각각의 Rc 기는 바람직하게는 클로로이다.
각각의 Rd 기는 바람직하게는 알킬티오이고, 가장 바람직하게는 메틸티오이다.
각각의 A 기는 바람직하게는 S이고 R12는 바람직하게는 SH이다.
본원에서 이상에서 정의된 화학식 Ia 및 Ib의 구체적인 화합물에 대해서,
각각의 Ra 기가 C1-4 알킬이고 가장 바람직하게는 메틸이고;
각각의 Rc 기가 클로로이고;
각각의 Rd 기가 알킬티오이고, 가장 바람직하게는 메틸티오이고;
각각의 A 기가 S이고 R12가 바람직하게는 SH인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법이 화학식 Ia의 화합물의 합성을 위한 것인 경우에, 로빈스 등의 문헌[2010 Bioorg Med Chem Letts; 20: 1749-51]에 의해 보고된 방법을 용이하게 변형시켜 본 발명의 방법을 얻는다. 18F 표지된 S-플루오로알킬 디아릴구아니딘의 합성을 위한 로빈스 등의 이 방법에는, 하기 방법을 사용하여 티올기를 [18F]플루오로알킬화시키는 것이 포함된다:
Figure pct00013
상기 반응식에서, (i)는 K18F 크립토픽스 2.2.2, MeCN, 90℃, 15분을 나타내고, (ii)는 최종 생성물의 티올 유도체, Cs2CO3, MeCN, 110℃, 15분을 나타낸다. [18F]플루오로알킬토실레이트 표지용 시약은 로빈스 등의 이 방법에서 사용되기 전에 정제된다. 본 발명의 방법에서는, [18F]플루오로알킬화 단계가 대신에 아세토니트릴(MeCN)보다는 수성 알칸올 중에서 실시되며, [18F]플루오로알킬토실레이트 표지용 시약은 정제될 필요없이 사용된다.
화학식 I의 화합물이 화학식 Ia의 화합물인 공지된 방법에 비한 본 발명의 방법의 구체적인 이점은, 본 발명자들에 의해 발견된 문제점이었던 알킬화 단계에서의 아세틸 불순물의 생성이 방지됨으로써 정제가 더욱 용이해진다는 것이다. 하기 반응식에는, 아세틸 불순물이 3-(2-클로로-5-((2-히드록시에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘으로부터 3-(2-클로로-5-((2-[18F]플루오로에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘을 합성하는 경우에 형성되는 것으로 생각되는 메커니즘이 예시되어 있다:
Figure pct00014
[18F]플루오로알킬화 단계 (iii)에서 아세토니트릴 대신에 알칸올 용매를 사용하면 이 아세틸 불순물의 생성이 방지되는 것으로 제안되어 있다. 또한, [18F]플루오로알킬화 단계에서 알칸올 용매의 사용은, 화학식 II 및 III의 화합물을 포함하는 제1 조 반응 생성물이 화학식 II의 미반응 화합물을 제거하기 위해 정제될 필요없이 알킬화에 직접적으로 사용될 수 있음을 의미하는데, 아세토니트릴이 [18F]플루오로알킬화 단계에서 사용된다면 상기 예시된 반응을 방지하기 위해 정제가 필요할 것이다. 알칸올 용매가 사용되면, 화학식 II의 임의의 미반응 화합물이 계속하여 화학식 IV의 탈양성자화된 화합물과 반응할 수 있지만, 결과적으로 생성된 불순물은 히드록실 불순물일 것이고, 이것은 임의의 후속적인 정제 단계에서 분리하기가 용이하다.
직접적인 방식으로 변형되어 본 발명의 방법이 될 수 있는 또 다른 공지된 방법은, 왕 등의 문헌[2006 J Radioanalyt Nuc Chem; 270(2): 439-43]에 기재된 페놀의 [18F]플루오로알킬화에 의해 18F 표지된 아미노산 O-(2-[18F]플루오로에틸)-L-티로신([18F]FET)을 얻는 것을 포함하는 방법이다:
Figure pct00015
단계 (i)에서 얻어진 [18F]플루오로에틸 토실레이트는, 단계 (i)에서 사용되는 반응성 [18F][K(크립토픽스)]F가 제조되도록 방법에서 이전에 사용된 (NaOH보다는) K2CO3 및 크립토픽스 222 용액의 일정 분취량으로 처리된 (DMSO보다는) 수성 알칸올 중의 L-티로신의 용액과 단계 (ii)에서 (먼저 정제시킬 필요없이) 반응될 수 있다.
따라서, 화학식 IV의 바람직한 화합물의 또 다른 예는 하기 화합물이다:
Figure pct00016
[18F]플루오로프로필-β-CIT (β-CIT: (-)-2β-카르보메톡시-3β-(4-아이오도페닐)트로판)의 합성을 위한 런드크비스트 등의 문헌[1997 Nuc Med Biol; 24: 621-7]에 기재된 방법에서는, 2급 아민이 [18F]플루오로프로필 브로마이드를 사용하여 알킬화된다:
Figure pct00017
이 방법은 단계 (ii)를 수성 알칸올 용매 중에서 실시함으로써, 본 발명의 방법으로 용이하게 변형될 수 있다. 바람직하게는, 단계 (i)에서 반응성 [18F][K(크립토픽스)]F를 제조하는데 사용되는 K2CO3 및 크립토픽스 222의 일정 분취량(아세토니트릴이 제거됨)이 단계 (ii)에서 염기로 사용된다.
따라서, 화학식 IV의 바람직한 방법의 또 다른 예는 하기 화합물이다:
Figure pct00018
상기 화합물은 단지 본 발명의 방법이 어떻게 적용될 수 있을지에 대한 예시를 제공할 뿐이다. 본 발명의 방법이, (i) 18F의 공급원으로 [18F]플루오라이드를 사용하여 [18F]플루오로알킬 표지용 시약의 합성, 및 (ii) 전구체 화합물 내 티올, 히드록시 또는 아민 관능가의 [18F]플루오로알킬화를 포함하는 임의 방법에 또한 적용되어 유사한 이점을 달성할 수 있음이 당업자에 의해 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 방법은 공지된 방법과 비교하여 특히 자동화에 대해 용이하다. 자동화는 자동화된 방사선합성 장치 상에서 실시될 수 있다. 예컨대 트레이서랩(Tracerlab) MXTM 및 패스트랩TM(GE 헬쓰케어), FDG플러스 합성기(바이오스캔(Bioscan)) 및 신테라(Synthera)®(IBA)와 같은 그러한 장치에 대한 상업적으로 입수가능한 예가 다수 존재한다. 그러한 장치에는, 방사선화학반응이 일어나는 종종 일회용인 "카세트"가 포함될 수 있는데, 이 카세트가 상기 장치에 설치되어 방사선합성이 실시된다. 상기 카세트에는 일반적으로 유체 통로, 반응 용기, 및 시약 바이알 뿐만 아니라 방사선합성 후 세척 단계에서 사용된 임의의 고체 상 추출 카트리지를 수용하는 포트가 포함된다. 본 발명의 방법에서는 제1 조 반응 생성물의 정제가 필요하지 않고 제2 조 반응 생성물은 정제하기가 비교적 용이하기 때문에, 본 발명의 방법은 자동화에 대해 용이하다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 가장 바람직하게는 자동화된 방사선합성 장치 상에서의 카세트에 의해서 자동화된다. 따라서 본 발명은, 또 다른 측면에서,
(i) 본원에서 정의된 화학식 II의 화합물을 함유하는 제1 용기;
(ii) 상기 제1 용기를 [18F]-플루오라이드의 적합한 공급원을 사용하여 용리시키는 수단; 및
(iii) 본원에서 정의된 화학식 IV의 화합물을 함유하는 제2 용기를 포함하는,
본원에서 정의된 화학식 I의 화합물의 자동화된 합성을 위한 카세트를 제공한다.
화학식 II 및 IV의 화합물의 적합한 및 바람직한 실시양태, 및 본 발명의 방법에 대해서 본원에서 이상에서 정의된 [18F]플루오라이드의 적합한 공급원이 또한 본 발명의 카세트에 적용될 수 있다.
용어 "용기"는, 자동화된 방사선합성 장치와 함께 사용하기에 적합한 카세트 상의 임의 위치에 위치시키는데 적합한 시약 바이알을 의미하는 것으로 생각된다.
화학반응/생분자 합성에 대해 특이적인 추가 용기, 예를 들어 탈보호, 정제, 제제화, 재제제화를 위한 용매용 바이알이 제공될 수 있다. 추가 카트리지(SPE)가 또한 정제 및/또는 재제제화를 위해 제공될 수 있다. HPLC 정제가 필요한 경우에 카세트로부터 HPLC 유닛으로의 연결 라인이 또한 존재할 수 있고, 정제 후 용매 재제제화가 필요한 경우에는 "HPLC 컷(cut) 바이알"에서 카세트까지의 연결 라인이 존재할 수 있다.
따라서, 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 카세트에는,
(iv) 과량의 [18F]플루오라이드를 제거하기 위한 이온 교환 카트리지; 및
(v) 임의의 보호기의 제거 단계를 실시하기 위한 카트리지
중 하나 또는 둘 모두가 추가로 포함될 수 있다.
자동화된 합성에 필요한 시약, 용매 및 다른 소모품이 또한 데이터 매체, 예컨대 소프트웨어 보유 압축 디스크와 함께 포함될 수 있어서, 이에 의해 자동화된 합성장치가, 농도, 부피, 운반 시간 등에 대한 최종 사용자의 요구를 충족시키는 방식으로 작동될 수 있다.
실시예에 대한 간단한 설명
실시예 1은, 본 발명의 방법을 사용한 3-(2-클로로-5-((2-[18F]플루오로에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘의 자동화된 합성을 설명한다.
실시예 2는, 용매로 에탄올 또는 아세토니트릴을 사용한 3-(2-클로로-5-((2-[18F]플루오로에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘의 패스트랩TM 합성을 비교하는 실험을 설명한다.
실시예에 사용된 약어 리스트
EtOH 에탄올
HPLC 고 성능 액체 크로마토그래피
K222 크립토픽스 2.2.2
MeCN 아세토니트릴
QMA 4급 메틸암모늄
SPE 고체 상 추출
TsO 토실레이트
실시예
실시예 1: 3-(2-클로로-5-((2-[ 18 F]플루오로에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘의 패스트랩 TM 합성
패스트랩TM 합성장치와 함께 사용되는 카세트에는 하기 바이알이 포함되었다:
Figure pct00019
카세트가 또한 도 1에 도시되어 있다.
1(i) [ 18 F]플루오라이드의 카세트로의 전달
[18F]플루오라이드는 GE PET레이스 사이클로트론 상에서 GE 헬쓰케어로부터 공급되었다. 초기 활성도(activity)를 진공을 이용하여 패스트랩 카세트의 활성도 입구를 통하여 이동시켰다.
1( ii ) QMA 상에서 [ 18 F] 플루오라이드 포획
활성도를, 밀기 위한 N2 및 당기기 위한 진공의 조합을 사용하여 활성도 입구에서, [18F]가 포획되고 물이 18O 물 회수 바이알로 통과되는 (사전처리된) QMA 카트리지로 이동시켰다.
1( iii ) QMA 로부터 [ 18 F] 플루오라이드의 용리
70 ㎕의 용리제 바이알(K222, K2CO3)을 1 mL의 주사기를 사용하여 용리제 바이알로부터 제거하였다. 그 후, 550 ㎕의 물을 워터 백으로부터 배출시켜서 1 mL 주사기 내 용리제에 첨가하였다. 그 후, QMA 카트리지 상에 포획된 [18F]플루오라이드를 1 mL 주사기 내 용리제/물 용액을 사용하여 반응 용기 내로 용리시키고, 반응 용기에 진공을 가하여 용액이 QMA 카트리지로 통과되게 하였다.
1(iv) [ 18 F]플루오라이드의 건조
[18F]플루오라이드 및 용리제 용액을 가열(100℃)시켜서 20분 동안 건조시키고, 질소 및 진공의 조합을 이용하여 증발된 용매 및 물을 반응 용기로부터 폐기물 수거 용기로 제거하였다.
1(v) [ 18 F]-플루오로에틸토실레이트의 방사선합성
1 mL의 에틸렌 디토실레이트 용액(MeCN mL 당 2.5 mg)을 중앙 (5 ml) 주사기를 사용하여 바이알로부터 제거하고, 이것을 건조된 [18F] 플루오라이드/K222/K2CO3(반응성 [18F][K(크립토픽스)]F)를 함유하는 반응 용기 내로 분배하였다. 그 후, 반응 용기를 밀봉시키고, 86℃에서 15분 동안 가열시켜서 반응을 실시하였다.
1(vi) [ 18 F]-플루오로에틸토실레이트로부터 용매의 제거
조 [18F]-플루오로에틸토실레이트/에틸렌 디토실레이트 용액을 가열(80℃)시켜서 10분 동안 건조시키고, 질소 및 진공의 조합을 이용하여 증발된 용매를 반응 용기로부터 폐기물 수거 용기로 제거하였다.
1(vii) 500 ㎕ 용리제의 전구체 바이알로의 도입
500 ㎕의 용리제 바이알(K222, K2CO3)을 1 mL의 주사기를 사용하여 용리제 바이알로부터 제거하고, 전구체 바이알에 첨가하였다. 용액은 1분 동안 유지되었다.
1(viii) 전구체의 반응 용기로의 도입
1.5 mL의 에탄올 중의 10 mg(26 μmol)의 전구체 (3-(2-클로로-5-((2-히드록시에틸)티오)페닐)-1-메틸-1-(3-(메틸티오)페닐)구아니딘)을, 반응 용기 중에서 진공을 형성시켜서 바이알로부터 제거하였다.
1( ix ) 전구체의 알킬화
그 후, 반응 용기를 밀봉시키고, 먼저 80℃에서 2분 동안, 그 후 100℃에서 13분 동안 가열시켜서 알킬화를 실시하였다.
1(x) 물을 사용한 루프의 플러쉬 아웃(flush out)
총 10 mL의 물을 중앙 (5 ml) 주사기를 사용하여 워터 백으로부터 제거하고, 2개 주사기 이동으로 HPLC 루프를 통해 보내었다.
1( xi ) 켄칭 반응, 및 패스트랩으로부터 HPLC 루프로의 이동
2 mL 물을 중앙 5 mL 주사기를 사용하여 워터 백으로부터 반응 용기로 첨가하였다. 1 mL 0.1M HCl을 중앙 5 mL 주사기를 사용하여 바이알로부터 반응 용기에 첨가하였다. 그 후, 이것을 동일한 주사기를 사용하여 반응 용기로부터 배출시키고, 카세트에서 HPLC 루프로 이동시킨 다음, 라인 및 카세트 유체 경로를 질소로 퍼지시켜서 HPLC 루프에 대한 임의의 잔류 용액을 제거하였다.
1(xii) HPLC 정제 및 SPE 제제화
하기 HPLC 방법을 사용하였다:
0 내지 60분 40%(B)
컬럼 ACE C18 100×10 mm 5 ㎛
이동 상 이동 상 A (펌프 A): 아세토니트릴 (펌프 B)
루프 사이즈 10 ml
펌프 속도 3 ml/min
파장 254 nm
이동 상 A: 0.8% TEA[TEA(8 ml) 및 H2O(992 ml)], pH는 85% H3PO4(약 2.1 ml)를 사용하여 약 7.5로 조정됨.
상기 HPLC 작동은, 컷(cut)이 얻어질 때까지 HPLC 소프트웨어로부터 제어되었다. HPLC 컷을 오른손 (5 ml) 주사기를 사용하여 패스트랩으로 다시 이동시켜서 컷이 카세트 상으로 다시 향하게 하고, 그 후 희석용 워터 백에 첨가되게 하였다. 희석된 HPLC 컷(100 mL 초과)을 11분 동안 진공을 적용하여 tC18+ SPE 카트리지 상으로 로딩하여, 워터 백의 전체 내용물이 카트리지를 통해 폐기물 수거 용기로 향하게 하였다. SPE 카트리지를 1 mL 에탄올을 사용하여, 오른손 5 mL 주사기를 사용하여 바이알로부터, 1.5 mg의 아스코르브산을 함유하는 14 mL 식염수를 함유하는 바이알 내로 용리시켰다.
요컨대, 하기 것들이 관찰되었다:
Figure pct00020
실시예 2: 용매로 에탄올 또는 아세토니트릴을 사용한 3-(2- 클로로 -5-((2-[ 18 F]플 루오로 에틸) 티오 ) 페닐 )-1- 메틸 -1-(3-( 메틸티오 ) 페닐 )구아니딘)의 패스트랩 TM 합성의 비교
하기 단계가 하기 방법을 사용한 분석 HPLC인 것을 제외하고, 실시예 1에 기재된 공정을 단계 1(xi)까지 실시하였다:
이동 상 A: 0.8% TEA(8 mL TEA 및 992 mL H2O), pH는 85% H3PO4(약 2.1 mL)를 사용하여 약 7.5로 조정되었음.
이동 상 B: MeCN.
0 내지 1 분 40% B; 1 내지 25분 40 내지 95% B.
HPLC 컬럼: 루나 C18(150 × 4.6 mm).
유속: 1 mL/min.
또한, 에탄올 대신에 아세토니트릴이 용매로 사용되는 동일한 공정을 실시하였다. 도 2에는, 용매로 에탄올(하부) 대신에 아세토니트릴(상부)을 사용한 합성이 비교되어 있다. 12분 근방에서 용리되는 (생성물은 바로 그 뒤에 용리됨) 아세틸 화학적 불순물은 아세토니트릴이 알킬화 단계로부터 제거된 경우에는 형성되지 않았음을 명확하게 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. (i) 적합한 용매 중에서 하기 화학식 II의 화합물을 [18F]플루오라이드의 적합한 공급원과 반응시켜서, 화학식 II의 화합물 및 하기 화학식 III의 화합물을 포함하는 제1 조(crude) 반응 생성물을 얻고;
    (ii) 하기 화학식 IV의 화합물 또는 그의 보호된 버전의 화합물을 탈양성자화시키고;
    (iii) 알칸올 용매 중에서, 단계 (i)에서 얻은 상기 제1 조 반응 생성물을 단계 (ii)에서 얻은 상기 탈양성자화된 화합물과 반응시켜서, 하기 화학식 I의 화합물 또는 그의 보호된 버전의 화합물을 포함하는 제2 조 반응 생성물을 얻고;
    (iv) 임의의 보호기를 제거하는 것을 포함하는,
    화학식 I의 화합물, 또는 그의 염 또는 용매화물의 제조 방법:
    <화학식 I>
    Figure pct00021

    <화학식 II>
    Figure pct00022

    <화학식 III>
    Figure pct00023

    <화학식 IV>
    Figure pct00024

    상기 식에서,
    R1-A-는, 화학식 R1-A-H(여기서, A는 S, O 또는 NR2로부터 선택되고, 여기서 R2는 수소, C1 -6 알킬, 또는 C5 -12 아릴이다)의 생물학적 표적화 분자(BTM)의 탈양성자화된 라디칼이고;
    n은 1 내지 6의 정수이고;
    LG1 및 LG2는 동일하거나 상이하며, 각각은 이탈기 LG를 나타내고;
    m은 1 내지 4의 정수이고;
    LG12는 이탈기 LG이고, p는 상기 m에 대해서 정의된 바와 같고,
    -A2-R11은 상기 -A1-R1에 대해서 정의된 바와 같다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 Ia의 화합물, 또는 그의 염 또는 용매화물이고;
    상기 화학식 IV의 화합물이 하기 화학식 IVa의 화합물인, 제조 방법:
    <화학식 Ia>
    Figure pct00025

    <화학식 IVa>
    Figure pct00026

    상기 식에서,
    A1a는 상기 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고,
    R1a는 수소 또는 C1-4 알킬로부터 선택된 Ra 기이고;
    R3a는 할로인 Rc 기이고;
    R4a는 할로, C1-4 알킬티오, 또는 C1-4 알킬로부터 선택된 Rd 기이고;
    R11a, R13a 및 R14a는 각각 화학식 Ia에 대해서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A2a는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, P1 및 P2는 각각 수소 또는 보호기로부터 선택된 P 기이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 Ib의 화합물이고;
    상기 화학식 IV의 화합물이 하기 화학식 IVb의 화합물인, 제조 방법:
    <화학식 Ib>
    Figure pct00027

    <화학식 IVb>
    Figure pct00028

    상기 식에서, R1b, R3b 및 R4b는 각각 화학식 Ia에 대해서 제2항에서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A1b는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, nb는 화학식 I의 n에 대해서 정의된 바와 같고;
    R11b, R13b 및 R14b는 각각 화학식 Ia에 대해서 제2항에서 정의된 Ra, Rc 및 Rd 기이고, A2b는 화학식 I에 대해서 정의된 A 기이고, P1b 및 P2b는 각각 화학식 IVa에 대해서 제2항에서 정의된 P 기이다.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 Ra 기가 C1-4 알킬인, 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 Ra 기가 메틸인, 제조 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 Rb 기가 -18F-C1-2 플루오로알킬인, 제조 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 Rc 기가 클로로인, 제조 방법.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 Rd 기가 알킬티오인, 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 Rd 기가 메틸티오인, 제조 방법.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 A 기가 S인, 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 화학식 IV의 화합물이 하기 화합물인, 제조 방법:
    Figure pct00029
  12. 제1항에 있어서, 상기 화학식 IV의 화합물이 하기 화합물인, 화합물:
    Figure pct00030
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이탈기 LG가 Cl, Br, I, 토실레이트(OTs), 메실레이트(OMs) 및 트리플레이트(OTf)로부터 선택되는, 제조 방법.
  14. 제1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, LG1 및 LG2가 동일한, 제조 방법.
  15. 제1항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 조 반응 생성물을 정제하여 정제된 화학식 I의 화합물을 얻는 추가 단계 (v)를 포함하는, 제조 방법.
  16. 제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 자동화되는, 제조 방법.
  17. (i) 제1항 또는 제14항에서 정의된 화학식 II의 화합물을 함유하는 제1 용기;
    (ii) 상기 제1 용기를 [18F]플루오라이드의 적합한 공급원을 사용하여 용리시키는 수단; 및
    (iii) 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 IV의 화합물을 함유하는 제2 용기를 포함하는,
    제16항에서 정의된 제조 방법을 실시하기 위한, 카세트.
  18. 제17항에 있어서,
    (iv) 과량의 [18F]플루오라이드를 제거하기 위한 이온 교환 카트리지; 및
    (v) 임의의 보호기를 제거하는, 제1항에서 정의된 단계 (iv)를 실시하기 위한 카트리지
    중 하나, 또는 둘 모두를 포함하는, 카세트.
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