4氟谷氨酰胺的单一非对映异构体及其制备方法和应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080045626.4

申请日:

20100813

公开号:

CN102595888A

公开日:

20120718

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:

IPC分类号:

A01N37/12

主分类号:

A01N37/12

申请人:

宾夕法尼亚大学理事会

发明人:

汉克·F·孔,克雷格·B·汤普森,曲文超,卡尔·普勒斯尔

地址:

美国宾夕法尼亚州

优先权:

61/233,875

专利代理机构:

中原信达知识产权代理有限责任公司

代理人:

刘慧;杨青

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内容摘要

本发明涉及具有至少80%非对映异构体过量的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体。还描述了制造所述单一非对映异构体的方法,以及还描述了使用放射性标记的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体作为显像剂的方法。

权利要求书

1.式I化合物的单一非对映异构体,其具有至少80%的非对映异构体过量:其中R为酸不稳定的氮保护基团;R为C烷基或C环烷基;每个R独立地为-OC烷基或C环烷基;OR为离去基团;且n为0、1、2、3或4。 2.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其具有至少90%的非对映异构体过量。 3.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其具有至少98%的非对映异构体过量。 4.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 5.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 6.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 7.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 8.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其中R为Boc。 9.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其中R为叔丁基。 10.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其中每个R为-OCH。 11.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其中n为3。 12.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其中OR为-O-甲苯磺酸基。 13.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 14.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 15.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 16.根据权利要求1所述的单一非对映异构体,其基本为 17.式II化合物的单一非对映异构体,其具有至少80%的非对映异构体过量:其中R为酸不稳定的氮保护基团;R为C烷基或C环烷基;每个R独立地为-OC烷基或C环烷基;且n为0、1、2、3或4。 18.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中R为Boc。 19.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中R为叔丁基。 20.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中每个R为-OCH。 21.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中n为3。 22.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中F为F。 23.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中所述式II化合物基本为 24.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中所述式II化合物基本为 25.根据权利要求17所述的单一非对映异构体,其中所述式II化合物基本为 26.用于癌症成像的诊断组合物,其包含具有至少80%的非对映异构体过量的4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体和药学可接受的载体或稀释剂。 27.根据权利要求26所述的诊断组合物,其中所述单一非对映异构体基本为 28.根据权利要求26所述的诊断组合物,其中所述单一非对映异构体基本为 29.根据权利要求26所述的诊断组合物,其中所述单一非对映异构体基本为 30.根据权利要求26所述的诊断组合物,其中所述单一非对映异构体基本为 31.制备具有至少80%的非对映异构体过量的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的方法,该方法包含:在有效形成具有至少80%的非对映异构体过量的式II化合物的单一非对映异构体的条件下,使具有至少80%的非对映异构体过量的式I化合物的单一非对映异构体与氟化剂反应一定时间,其中R为酸不稳定的氮保护基团;R为C烷基或C环烷基;每个R独立地为-OC烷基或C环烷基;OR为离去基团;且n为0、1、2、3或4;并且在有效产生4-氟-谷氨酰胺的单一非对映异构体的条件下,使式II化合物与酸反应一定时间。 32.根据权利要求31所述的方法,其中所述酸为三氟乙酸。 33.根据权利要求31所述的方法,其中R为Boc。 34.根据权利要求31所述的方法,其中R为叔丁基。 35.根据权利要求31所述的方法,其中每个R为-OCH。 36.根据权利要求31所述的方法,其中n为3。 37.根据权利要求31所述的方法,其中OR为-O-甲苯磺酸基。 38.根据权利要求31所述的方法,其中所述式I化合物基本为 39.根据权利要求31所述的方法,其中所述式I化合物基本为 40.根据权利要求31所述的方法,其中所述式I化合物基本为 41.根据权利要求31所述的方法,其中所述式I化合物基本为 42.根据权利要求31所述的方法,其中所述式II化合物基本为 43.根据权利要求31所述的方法,其中所述式II化合物基本为 44.根据权利要求31所述的方法,其中所述式II化合物基本为 45.根据权利要求31所述的方法,其中所述式II化合物基本为 46.对患者的癌症成像的方法,该方法包括:对患者给药具有至少80%的非对映异构体过量的4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体;并且检测由所述4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体发出的γ射线。 47.根据权利要求46所述的方法,其中所述4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体基本为 48.根据权利要求46所述的方法,其中所述4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体基本为 49.根据权利要求46所述的方法,其中所述4-[F]氟谷氨酸单一非对映异构体基本为 50.根据权利要求46所述的方法,其中所述4-[F]氟谷氨酰胺的单一非对映异构体基本为 51.4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其具有至少80%的非对映异构体过量。 52.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其具有至少90%的非对映异构体过量。 53.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其具有至少98%的非对映异构体过量。 54.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其基本为4-[F]氟谷氨酰胺。 55.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其基本为 56.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其基本为 57.根据权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其基本为 58.权利要求51所述的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体,其基本为

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年8月14日提交的美国临时申请No.61/233,875 的权益,将所述临时申请全文并入本文。

技术领域

本申请涉及制备4-氟-谷氨酰胺的改进方法。

背景技术

氟取代的氨基酸具有在肽基药物设计和蛋白质工程中的应用并且 还证明在用于癌症诊断的PET成像中的应用。因为成功研发了2-[18F] 氟-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG)作为正电子发射断层造影术(PET)示踪剂并 用于常规癌症成像,设计和研发用于各种疾病诊断的氟-18放射标2记剂 已经成为非常活跃的研究领域。参见,例如Mercer,J.R.,氟脱氧葡萄糖 (FDG)之外用于肿瘤的临床正电子发射断层造影术中的分子成像剂:应 用、局限和潜力(Molecular imaging agents for clinical positron emission  tomography in oncology other than fluorodeoxyglucose(FDG): applications,limitations andpotential).制药和药物科学杂志(Journal of  Pharmacy&Pharmaceutical Sciences)2007,10,(2),180-202; Counturier,O.;Luxen,A.;Chatal,J.-F.;Vuillez,J.-P.;Rigo,P.,Hustinx,R., 用于正电子发射断层造影术癌症成像的氟化示踪剂(Fluorinated tracers  for imaging cancer with positron emission tomography).核医学和分子 成像欧洲期刊(European Journal of Nuclear Medicine and Molecular  Imaging)2004,31,(8),1182-1206;和Miller,P.W.;Long,N.J.;Vilar,R.,; Gee,A.D.,用于正电子发射断层造影术的11C、18F、15O和13N标记物 的合成(Synthesis of 11C,18F,15O,and 13N radiolabels for positron  emission tomography).Angewandte Chemie,国际版2008,47,(47), 8998-9033。

通过FDG进行癌症成像的原理是基于肿瘤细胞对能源-葡萄糖的 贪求,即在肿瘤细胞中糖酵解增加。近来的报道提出谷氨酰胺 (NH2C(O)CH2CH2CHNH2C(O)OH,Gln)也可以是用于应激-糖酵解下的 细胞的代谢能量源。Wise,D.R.;Deberardinis,R.J.;Mancuso,A.; Sayed,N.;Zhang,X.Y.;Pfeiffer,H.K.;Nissim,I.;Daikhin,E.;Yudkoff, M.;McMahon,S.B.;Thompson,C.B.,Myc调控刺激线粒体谷氨酰胺 酵解的转录程序并导致谷氨酰胺成瘾(Myc regulates a transcriptional  program that stimulates mitochondrial glutaminolysis and leads to  glutamine addiction).Proc Natl Acad Sci USA2008。因此,存在研发作 为代谢示踪剂的Gln及其类似物用于研究肿瘤代谢增加的需要。

在此关注于18F-放射性标记的4-氟-L-谷氨酰胺(4-FGln)的四种非 对映异构体([18F]1、2、3和4)的合成并进一步评估其在各种类型的肿 瘤细胞中的生物学特性。

然而,为了验证[18F]1-4的制备,首先必须实现非放射性分子、所 谓的“冷标准”的实际合成。近来已经报道了合成各种立体定向的氟 化α-氨基酸(F-α-AA)的尝试。Dave,R.;Badet,B;Meffre,P.,谷氨酸和 谷氨酰胺的γ-氟化类似物(gamma-Fluorinated analogs of glutamic acid  and glutamine).氨基酸(Amino Acids)2003,24,(3),245-261。Tolman,V.; Sedmera,P.,4-氟谷氨酸化学。第3章4-氟谷氨酰胺和4-氟异谷氨酰胺 的非对映异构体的制备。对4-氨基-2-氟丁酸的对映体酶处理(Chemistry  of 4-fluoroglutamic acid Part 3.Preparation of the diastereomers of 4-fluoroglutamine and 4-fluoroisoglutamine.An enzymatic access to the  antipodes of 4-amino-2-fluorobutyric acid).氟化学期刊(Journal of  Fluroine Chemistry)2000,101,(1),5-10。这些合成归纳在路线1和 2中。

路线1

路线2

路线1中阐明的顺序仅将4-氟谷氨酰胺提供为四种非对映异构体 的混合物,从4-氟谷氨酸的混合物开始。4-氟谷氨酸的非对映异构体需 要多达11个步骤来制备。方案2中阐明的顺序用赤型(erythro)或苏型 (threo)4-氟谷氨酸的外消旋混合物开始。然后将所述外消旋体转换成外 消旋赤型(erythro)或外消旋苏型(threo)的4-FGln。单个同分异构体不能 根据路线2的方法制备。有意思的是,Dave等人陈述“值得注意的是 尽管有可用于制备4-氟谷氨酸的全部四种立体异构体的程序,但还不 能将[路线2]的相同转换应用于光学异构的纯4-氟谷氨酰胺的合成”。

WO2008/052788描述了4-氟-L-谷氨酰胺的非对映异构体混合物 的制备,其使用含甘氨酸的希夫碱(Schiff’s base)与(S)-2-[N-(N-苄基丙 基)氨基]二苯甲酮(BPB)的镍络合物以及3-溴丁-3-烯酸甲酯通过金属催 化合成而制备:

路线3

WO2008/-62799,实施例1和2。

然而,也已经报道了4-氟谷氨酰胺的四种非对映异构体的每一种 的单一异构体的合成。另外,考虑最终目标是合成放射活性化合物, 与路线1和路线2中阐明的顺序相反,由于18F原子较短的半衰期 (t1/2=109.7分钟),在较晚阶段引入氟原子的合成是有利的。

发明概述

本发明涉及非对映异构体过量至少80%的4-氟谷氨酰胺的单一非 对映异构体,以及4-氟谷氨酰胺的单一异构体的前体。

4-氟-谷氨酰胺

本发明还涉及制备4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的方法,该 方法包含在有效形成具有至少80%非对映异构体过量的式II化合物的 单一非对映异构体的条件下,使具有至少80%非对映异构体过量的式I 化合物的单一非对映异构体与氟化剂反应一定时间,

式I中

R1为酸不稳定的氮保护基团;

R2为C1-6烷基或C1-6环烷基;

每个R3独立为-OC1-6烷基或C1-6环烷基;

OR4为离去基团;且

n为0、1、2、3或4;

并且

并在有效制备4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的条件下使式II化合 物的单一非对映异构体与酸反应一定时间。

还描述了在癌症成像中使用放射性标记的4-氟谷氨酰胺的单一异 构体的方法。

附图说明

图1显示化合物1、2、3和4在9L细胞中的摄取。

图2描绘了1的摄取%/100μg蛋白质。x轴为摄取%/100μg蛋白 质。

图3描绘了注射化合物1的小鼠的动态小动物PET图像。

图4描绘了化合物1在小鼠中的摄取。

具体实施方式

本发明涉及非对映异构体过量至少80%的4-氟谷氨酰胺的单一非 对映异构体。已经发现与预先制备的非对映异构体的混合物相比,各 单一非对映异构体具有不同的再摄取曲线。4-氟谷氨酰胺的单一非对映 异构体下面表示为化合物1-4。本发明还涉及具有至少80%非对映异构 体过量的18F标记的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体。本领域技术人 员将理解,提到4-氟-谷氨酰胺时,包括未标记的氟-谷氨酰胺和标记的, 即18F标记的4-氟谷氨酰胺。

优选4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体具有100%的非对映异构 体过量。然而,在本发明的范围内,4-氟谷氨酰胺的一种、两种、或三 种其它非对映异构体可与4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体一起存 在。在其它实施方式中,所述单一非对映异构体具有至少80%的非对 映异构体过量。在其它实施方式中,所述单一非对映异构体具有至少 90%的非对映异构体过量。在其它实施方式中,所述单一非对映异构体 具有至少98%的非对映异构体过量。

本文所用的“非对映异构体过量”是指在组合物中期望的单一非 对映异构体与其余的非对映异构体相比,摩尔分数之间的差。如下计 算非对映异构体过量:

(单一非对映异构体的量)-(其它非对映异构体的量)/1

例如,包含90%的1和10%的2、3、4或其混合物的组合物具有80% 非对映异构体过量[(90-10)/1]。包含95%的1和5%的2、3、4或其混合 物的的组合物具有90%非对映异构体过量[(95-5)/1]。包含99%的1和 1%的2、3、4或其混合物的组合物具有98%非对映异构体过量 [(99-1)/1]。对于1、2、3或4的任一种可类似计算非对映异构体过量。

4-氟谷氨酰胺的每种非对映异构体的定量方法也是本领域中已知 的。最优选的方法包括高效液相色谱法(HPLC),优选使用手性柱,其 中在每个非对映异构体的每个峰的曲线下面积与样品中存在的每个非 对映异构体的量相关。

特别关注用于制备4-氟-L-谷氨酰胺的单一非对映异构体1和2的 方法,以及相应的18F标记的化合物[18F]1和[18F]2:

本发明的方法包括在有效形成具有至少80%非对映异构体过量的 式II化合物相应单一非对映异构体的条件下,使具有至少80%非对映 异构体过量的式I化合物的单一非对映异构体与氟化剂反应一定时间:

式I中R1为酸不稳定的氮保护基团;R2为C1-6烷基或C1-6环烷基;每个 R3独立地为-OC1-6烷基或C1-6环烷基;OR4为离去基团;且n为0、1、2、 3或4;

并且

在有效制备具有至少80%非对映异构体过量的4-氟谷氨酰胺的单一非 对映异构体的条件下,使式II化合物的单一非对映异构体与酸反应一 定时间。一种示例性的酸为三氟乙酸。

优选,式I化合物提供为单一非对映异构体而没有另外三种非对 映异构体存在。在优选的实施方式中,式I化合物的单一非对映异构体 具有至少80%的非对映异构体过量。优选,式I化合物的单一非对映异 构体具有至少90%的非对映异构体过量。最优选,式I化合物的单一非 对映异构体具有至少98%的非对映异构体过量。

在某些实施方式中,所述式I化合物的单一非对映异构体基本为

在本发明范围内,“基本”是指仅存在一种具有至少90%、更优 选98%非对映异构体过量的非对映异构体。

在其它实施方式中,所述式I化合物的单一非对映异构体基本为

在还有其它实施方式中,所述式I化合物的单一非对映异构体基 本为

在再有的其它实施方式中,所述式I化合物的单一非对映异构体 基本为

具有至少80%、优选90%、最优选98%非对映异构体过量的式I 化合物、特别是式Ia、Ib、Ic、和Id化合物的单一非对映异构体,也 在本发明的范围内。

优选,-OR4为-O-甲苯磺酸基(-Otosylate)(-OSO2C6H4-pCH3)。

优选地,式II化合物提供为单一非对映异构体而不存在另外三种 非对映异构体。如果在形成式II化合物中没有保持非对映异构体的纯 度,则可根据本领域已知的方法,包括HPLC,来分离所述非对映异构 体,以使得式II化合物的单一非对映异构体具有至少80%的非对映异 构体过量。在优选的实施方式中,式II化合物的单一非对映异构体具 有至少80%的非对映异构体过量。优选,所述式II化合物的单一非对 映异构体具有至少90%的非对映异构体过量。最优选,所述式II化合 物的单一非对映异构体具有至少98%的非对映异构体过量。

在某些实施方式中,式II化合物的单一非对映异构体基本为

在其它实施方式中,式II化合物的单一非对映异构体基本为

在还有其它实施方式中,式II化合物的单一非对映异构体基本为

在再有的其它实施方式中,式II化合物的单一非对映异构体基本 为

氟化剂在本领域中已知,本领域技术人员能够确定本质上合适的 氟化剂。特别优选的氟化剂实例包括高价硅酸盐氟化剂,例如四丁基 铵二氟三苯硅酸盐(TBAT)[Bu4N][Ph3SnF2]、全氟-1-丁磺酰氟(PBSF)、 三(二甲氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)。

在氟化期间,可能在C(2)位上差向异构,导致损失非对映异构体 过量。在这种情况下,使用常规的方法,例如HPLC,可容易地分离非 对映异构体。已经发现,缓和氟化剂的碱性可减少或消除差向异构的 量。可用于缓和氟化剂碱性的试剂的实例包括2-三甲苯磺酸和 Et3N-(HF)3。优选,滴定所述氟化剂以调节pH至约7-8。特别优选用于 氟化的试剂为TASF,用Et3N-(HF)3调节pH。

优选用于氟化反应的溶剂包括四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、及其 混合物。

使用18F-标记的氟化剂将导致式IIa、IIb、IIc、和IId的相应18F- 标记化合物的形成。

尽管成功地导致氟的引入,但使用特定的氟化反应条件可导致损 失非对映异构体过量。在这种情况下,使用常规方法,例如HPLC,可 容易地分离非对映异构体。

本文中所用的“酸不稳定的氮保护基团”是指在氮原子上,能够 用酸除去以提供-NH-的保护基团。这种保护基团在本领域众所周知。 参见,例如Greene,T.W.,Wuts,P.G.M.Greene’s Protective Groups in  Organic Synthesis(有机合成中的Greene保护基团),John Wiley&Sons, Inc.,2007。特别优选的酸不稳定的氮保护基团包括羧基保护基团例如 叔丁氧羰基(Boc)。

本文所用的“烷基”是指具有1-30个碳,优选数1-6个碳的支链 或非支链的饱和烃。优选的烷基包括,例如甲基、乙基、丙基、异丙 基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、和己基。

本文所用的“环烷基”是指具有3至8个碳原子,优选3-6个碳 的环状饱和烃。优选的环烷基包括,例如,环丙基、环丁基、环戊基、 环己基等。

本文所用的-OR4是离去基团,是指经历由氟离子亲核取代的基团。 特别优选是其中OR4为-O-甲苯磺酸基(-OTos、-OS2-C6H4-CH3)的那些。

在本发明的优选方法中,通过在氯乙酸的存在下使式IIIa或IIIb的 化合物与式IV的化合物接触以形成式V化合物的非对映异构体混合 物,来制备式I化合物的单一非对映异构体:

本领域技术人员将易于理解,如果原料为式IIIa化合物,则式V 化合物的非对映异构体混合物将优选包含式Va和Vb化合物:

类似地,如果原料为式IIIb化合物,则式V化合物的非对映异构 体混合物将优选包含式Vc和Vd化合物:

在有效形成式VI化合物的非对映异构体混合物的条件下使式V 化合物的非对映异构体混合物反应一定时间:

本领域技术人员将易于理解,如果式V化合物的非对映异构体混 合物包含式Va和Vb化合物,则式VI化合物的非对映异构体混合物将 优选包含式VIa和VIb化合物:

类似地,如果式V化合物的非对映异构体混合物包含式Vc和Vd 化合物,则式VI化合物的非对映异构体混合物将优选包含式VIc和 VId化合物:

在优选的实施方式中,式VI化合物的非对映异构体的混合物为式 VIa和VIb化合物的混合物:

然后优选通过物理分离,将式VI化合物的非对映异构体混合物分 离。物理分离非对映异构体的方法在本领域中已知并且包括例如快速 柱色谱法和高效液相色谱法。根据本发明,将式VI化合物的非对映异 构体混合物分离以提供式VI化合物的单一非对映异构体,其具有至少 80%的非对映异构体过量、优选具有至少90%的非对映异构体过量、最 优选具有至少98%的非对映异构体过量。

在优选的实施方式中,R1为-C(O)O-C1-6烷基或-C(O)O-C1-6环烷 基。在其它实施方式中,R1为-C(O)OC1-6烷基。优选,R1为-C(O)O-叔 丁基。

在其它实施方式中,R2为叔丁基。在还有的其它实施方式中,R3为-OCH3。在其它实施方式中,n为3。

可将优选用18F标记的本发明放射性标记化合物的单一非对映异 构体配制成用于诊断患者的疾病,特别是癌症的组合物。尽管放射性 标记化合物1、2、3、或4可用于本发明的诊断组合物,但在诊断组合 物中最优选的是使用化合物1和2。可以配制这些诊断组合物用于例如, 通过用本领域技术人员已知的载体和/或稀释剂配制所述组合物,通过 注射进行非肠胃给药,来对患者给药。

在对患者给药本发明的诊断组合物后,可以检测来自所述单一非 对映异构体的γ辐射作为使患者的癌症成像的手段。这种检测的一种 示例性方法是正电子发射断层造影术(PET)。

以下描述说明性地阐明所要求保护的发明,但其并不意味着限制。

由2,4,6-三甲氧苄基胺制备2,4,6-三甲氧苄基胩(Tmob-IC)。参见路 线4。在转换成相应的甲酰胺后,用三光气处理,以70%的总收率得到 期望的胩。

路线4.Tmob-IC的合成

路线5中描绘了醛8的制备。在BF3的催化下使用叔丁基三氯乙 酰亚胺使部分保护的L-天冬氨酸衍生物A酯化,提供97%完全保护的 L-天冬氨酸5。通过催化氢化除去苄基后,两步结合还原以总收率87% 得到高丝氨酸6。随后用戴斯-马丁(Dess-Martin)氧化剂(DESS-Martin  periodinane)氧化以86%的收率提供醛8。

路线5.醛中间体8的合成

制备好两个中间体Tmob-Ic和8后,进行Passerini反应来组装谷 氨酰胺骨架,以优异的收率来提供4-酰氧基取代的Gln衍生物9。

使用硫脲实现除去氯乙酰基,以制备化合物10。路线6.两种非 对映异构体,醇10’和10”(基于HPLC分析为1∶1比率),示出了明显 的极性差异,并且可通过快速柱色谱法分离。路线7.通过Mosher酯 分析确定这两种醇的绝对构型。指定的构型与这两种醇的物理特性相 当。具有(2S,4R)构型的醇(10’)示出较高的熔点(mp)(143-145℃),然而, 具有(2S,4S)构型的醇(10”)示出较低的熔点(mp)(58-61℃)。羟基的甲苯 磺酰化以96%的收率提供甲苯磺酸酯。用高价硅酸盐氟化剂三(二甲氨 基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)氟化,以60-70%的收率提供化合物 12(12’和12”)。用TFA处理产生期望的4-氟谷氨酰胺(1和2)。

路线6.4-氟-L-谷氨酰胺13的合成

路线7.4-氟-L-谷氨酰胺1和2的合成

从市购的D-天冬氨酸衍生物B开始,根据路线8阐明的顺序可完 成醛8、即化合物8a的对映异构体的制备。

路线8.醛中间体8a的合成

接着,在Passerini反应条件下使得醛8a与胩以及氯乙酸反应。用 硫脲和NaHCO3结合的条件使获得的中间体9a经历脱乙酰化,并且随 后仔细地快速柱色谱分离提供两种立体定向的、4-羟基取代的D-谷氨 酰胺衍生物10a’和10a”。路线9.进一步转化,包括甲苯磺酰化、氟 化和酸脱保护反应,以可比拟的收率提供另外两种4-FGln非对映异构 体、氟化的D-谷氨酰胺类似物3和4。同样,对于中间体10a’、12a’ 和终产物3,慢蒸发法提供高质量的结晶样品。X-射线结晶学分析法进 一步鉴定这些化合物的绝对构型。

路线9.氟原子取代的D-谷氨酰胺类似物3和4的合成

制备4-氟谷氨酰胺的方法也在本发明范围内,

4-氟-谷氨酰胺

该方法包含:

在有效形成式II化合物的条件下,使式1化合物与氟化剂反应一 定时间,

式1中

R1为酸不稳定的氮保护基团;

R2为C1-6烷基;

每个R3独立地为-OC1-6烷基;

OR4为离去基团;且

n为0、1、2、3或4;

并且

在有效产生4-氟-谷氨酰胺的条件下使式II化合物反应一定时间。

在优选的方法中,式I的化合物如下制备:在氯乙酸的存在下使 式III化合物与式IV化合物接触以形成式V化合物;并且在有效形成式 VI化合物的条件下使式V化合物反应一定时间。

在某些实施方式中,式VI化合物为式VIy和VIz化合物的混合物:

优选,将式VIy和VIz化合物物理分离。优选的物理分离方法包 括色谱法。

在优选的实施方式中,R1为-C(O)O-C1-6烷基。更优选,R1为-C(O)O- 叔丁基。并且优选其中R2为叔丁基。在某些实施方式中,R3为-OCH3。 在还有的其它实施方式中,OR4为O甲苯磺酸基。在还有另外的实施 方式中,n为3。

用于本发明的优选的氟化剂为三(二甲氨基)锍二氟三甲基硅酸盐。 优选,所述氟化剂包含18F。

优选,式III化合物为

优选,所述4-氟谷氨酰胺为

也优选其中4-氟谷氨酰胺为

下式I的化合物也在本发明范围内

其中

R1为酸不稳定的氮保护基团;

R2为C1-6烷基;

每个R3独立地为-OC1-6烷基;

OR4为离去基团;且

n为0、1、2、3或4。

优选地,所述式I化合物为:

实施例

本领域技术人员将易于理解以下程序仅是说明性的,并不意欲限 制本发明的范围。另外,在阐明程序用于一种对映异构体或非对映异 构体或者非对映异构体对的情况下,可使用类似的程序制备其它对映 异构体或非对映异构体或者非对映异构体对。

一般信息.除非另有说明,所用的所有试剂是市购产品并且使用 时没有进一步提纯。使用硅胶60(230-400目,Sigma-Aldrich)进行快速 色谱(FC)。对于每个程序,“标准处理(standard workup)”是指如下 步骤:将反应混合物倒入含有等体积水的分液漏斗中,用等体积的指 定有机溶剂将该混合物萃取三次并将有机相合并在一起,用盐水洗涤 该有机层,用硫酸钠或硫酸镁干燥,过滤掉固体并在减压下浓缩滤液。 在MEL-TEMP(未校正)上检测熔点(mp)。在200MHZ下获得1H NMR 谱,在50MHZ下记录13C NMR谱并在282MHZ下记录19F NMR谱 (Bruker DPX 200和DMX 300光谱仪)。化学位移被报告为相对于氘代 溶剂中剩余质子的δ值(百万分数)。以赫兹报告耦合常数。通过s(单峰)、 d(双峰)、t(三重峰)、q(四重峰)、p(五重峰)、br(宽峰)或m(多重峰)来定 义多重性。在Aglient LC 1100系列上进行HPLC分析。使用Aglient  Technologies LC/MSD TOF质谱仪,在宾夕法尼亚大学放射部的放射药 物化学组(Radiopharmaceutical Chemistry Section,Department of  Radiology,University of Pennsylvania)进行了高分辨率MS实验。在 Perkin Elmer 243B型旋光仪上测定旋光值。

2-(异氰基甲基)-1,3,5-三甲氧基苯Tmob-IC

N-(2,4,6-三甲氧苄基)甲酰胺

将甲酸乙酯(7.5ml,93mmol)加入含有2,4,6-三甲氧基苄胺(0.985g, 5.0mmol)的25ml圆底烧瓶中。将反应混合物在室温下搅拌三天并过滤。 收集过滤出的白色固体并在真空下干燥以提供粗产物(1.09g,97%):1H  NMR(200MHz,CDCl3)δ8.19(s,0.3H),8.14(s,0.7H),6.13(d,2H, J2=3.0Hz),6.00(br s,1H),4.51(d,1H,J=5.2Hz),4.35(d,1H,J=6.4 Hz),3.83(s,3H),3.82(s,6H)。

参考:F.Christopher Pigge,John J.Coniglio,Shiyue Fang。金属有机 化合物(Organometallics)2002,21,4504-4512。

2-(异氰基甲基)-1,3,5-三甲氧基苯

向在冰浴中冷却的预先制备的甲酰胺(0.675g,3.0mmol)和三乙胺 (1mL)在5mLCH2Cl2中的经搅拌溶液中滴加三光气溶液(0.356g, 1.2mmol溶于5mL CH2Cl2)。在加入并且放热现象消退后,将反应混合 物置于室温并收集样品用于TLC。当反应物甲酰胺被消耗掉时,使反 应混合物用CH2Cl2进行标准处理。用快速柱色谱(FC)(20%-25%在己烷 中的EtOAc作为溶剂)纯化粗产物以提供淡黄色结晶固体产物(0.435g, 70%):mp 107-109℃;1H NMR(200MHz,CDCl3)δ6.13(s,1H),4.55(t, 2H,J=1.7Hz),3.86(s,6H),3.83(s,3H);13C NMR(50MHz,CDCl3) δ162.2,159.2,153.18,153.08,152.98,102.6,90.6,55.9,55.5,34.3, 34.1,34.0;C11H14NO3(M+H)+的HRMS计算值:208.0974,实测值: 208.0961;C11H13NaNO3(M+Na)+:230.0793,实测值:230.0778。

参考:Susana P.G.Costa,Hernani L.S.Maia,Silvia M.M.A. Pereira-Lima.Org.Biomol.Chem.2003,1,1475-1479。

中间体(S)-4-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-氧代丁酸酯(8)

(S)-4-苄基1-叔丁基2-(叔丁氧羰基氨基)琥珀酸酯(5)

在50mL圆底烧瓶中将化合物A(0.969g,3.0ml)溶于10mL CH2Cl2中。在该溶液中加入叔丁基2,2,2-三氯乙酰亚胺(1.31g,6mmol)和 BF3·Et2O(37μL,0.3mmol)。在室温下搅拌2h后,将反应混合物在冰浴 中冷却并且加入一份固体NaHCO3(0.84g,10mmol)。将该混合物搅拌 10分钟并在短硅柱上过滤。在真空中蒸发滤液并用FC(EtOAc/己烷, 15/85,vol/vol)纯化残余物以提供白色固体5(1.10g,97%):mp:63-64 ℃(文献164-65℃;文献261-63℃);[α]24D=+20.0(c=1.0,CHCl3)且 [α]24D=-8.1(c=2.0,MeOH)[文献2[α]22D=+19.6(c=1.0,CHCl3);文献 3[α]25D=-7.4(c=2.0,MeOH);1H NMR(200MHz,CDCl3)δ7.35(s,5H), 5.45(d,1H,J=8.0Hz),5.13(d,2H,J=2.6Hz),4.46(五重峰,1H,J=4.4 Hz),3.00(dd,1H,J1=16.8Hz,J2=4.6Hz),2.83(dd,1H,J1=16.8Hz, J2=4.8Hz),1.45(s,9H),1.42(s,9H);13C NMR(50MHz,CDCl3)δ170.6, 169.8,155.3,135.6,128.4,128.2,82.0,79.6,66.4,50.6,37.0, 28.2,27.7,C20H29NaNO6(M+Na)+的HRMS计算值:402.1893,实测 值:402.1886。

参考:对于叔丁基酯化:A.Armstrong,I.Brackenridge,R.F.W.Jackson, J.M.Kirk.Tetrahedron Lett.1988,29,2483-2486。

对于产物鉴定(熔点和旋光度):

1.Stephen C.Bergmeir,Agustin A.Cobas,Henry Rapoport.有机化学期 刊(The Journal of Organic Chemistry)1993,58,2369-2376

2.Robert M.Adlington,Jack E.Baldwin,David Catterick,Gareth J. Pareth J.Pritchard.J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1,1999,855-866

3.Madhup K.Dhaon,Richard K.Olsen,K.Ramasamy.有机化学期刊 (The Journal of Organic Chemistry)1982,47,1962-1965

(S)-4-叔丁氧基-3-(叔丁氧羰基氨基)-4-氧代丁酸(6)

在50psi下将酯5(1.04g,2.74mmol)和10%Pd/C(0.2g)在无水EtOH (20mL)中的混合物与氢气振摇3小时。然后将该混合物过滤并且在 真空下浓缩滤液以得到白色结晶固体6(0.79g,100%):mp 97-99℃(文 献197-98℃;文献298-100℃);[α]24D=-16.9(c=1.0,EtOH)且 [α]23.5D=-23.6(c=1.5,MeOH)[文献2[α]22D=+19.6(c=1.0,CHCl3);文献 3[α]25D=-7.4(c=2.0,MeOH);1H NMR(200MHz,CDCl3)δ10.33(br s, 1H),5.48(d,1H,J=8.0Hz),4.45(t,1H,J=4.0Hz),3.02(dd,1H, J1=17.0Hz,J2=4.0Hz),2.81(dd,1H,J1=17.2Hz,J2=4.6Hz),1.45(br s, 18H);13C NMR(50MHz,CDCl3)δ175.8,169.9,155.7,82.4,80.2, 50.5,36.8,28.3,27.9;对于C13H23NaNO6(M+Na)+的HRMS计算值: 312.1423,实测值:312.1420。

参考:1.C.C.Yang,R.B.Merrifield.有机化学期刊(The Journal of  Organic Chemistry)1976,41,1032-1041。

2.Robert M.Adlington,Jack E.Baldwin,David Catterick,Gareth J.Pareth  J.Pritchard.J.Chem.Soc,Perkin Trans.1,1999,855-866。

(S)-4-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-羟基丁酸酯(7)

在50mL圆底烧瓶中将酸6(0.733g,2.54mmol)溶于5mL THF中并 将溶液冷却至-10℃。在该溶液中滴加Et3N(0.39mL,2.79mmol)和氯甲 酸乙酯(0.37mL,2.79mmol)。在-10至-5℃搅拌30分钟后,过滤反应混 合物。向用冰浴冷却的100mL双颈烧瓶中的NaBH4(0.203g,5.33mmol) 和2mL H2O的混合物中缓慢滴加上述滤液。将混合物在室温下搅拌另 外4小时并在冰浴冷却下用1M HCl酸化直至pH=2-3。收集有机相并 用EtOAc(20ML×3)萃取水相。将有机相合并,用饱和NaHCO3(20mL) 和盐水(20mL)洗涤,并用MgSO4干燥。在真空中蒸发滤液并通过 FC(EtOAc/己烷,35/65至45/55,vol/vol)纯化残余物以提供7(0.618g, 87%):[α]25D=-39.9(c=1.0,EtOH)[文献[α]25D=-37.5(c=1.0,EtOH);1H  NMR(200MHz,CDCl3)δ5.35(br s,1H),4.36(br s,1H),3.77-3.57(m, 2H),2.92(br s,1H),2.20-2.05(m,2H),1.48(s,9H),1.45(s,9H); 13C NMR(50MHz,CDCl3)δ172.1,156.6,82.3,80.3,58.5,51.3,36.44, 28.4,28.1;对于C13H25NaNO5(M+Na)+的HRMS计算值:298.1630, 实测值:298.1632。

参考:K.Ramsamy,Richard K.Olsen,Thomas Emary.合成(Synthesis), 1982,42-43。

(S)-4-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-氧代丁酸酯(8)

向醇7(0.284g,1.03,mmol)在CH2Cl2(5mL)的溶液中加入固体 NaHCO3(0.861g,10.25mmol)和戴斯-马丁氧化剂(Dess-Martin  periodinane)试剂(5mL 0.3M CH2Cl2溶液,1.53mmol)。将溶液在室温下 搅拌1小时。加入硫代硫酸钠溶液(1.0M,5mL)并将所得的双相混合物 剧烈搅拌5分钟并然后加入饱和NaHCO3(5mL)。然后用CH2Cl2溶液 (15mL×3)萃取混合物。将合并的有机层在MgSO4上干燥、过滤、并在 真空中浓缩以提供粗产物。快速柱色谱(EtOAc/己烷,20/80,V/V)供应 作为白色结晶固体的醛8:mp 61.5-63℃(文献160-62℃;文献266-67 ℃);[α]23.5D=+18.6(c=1.95,CH2Cl2)且[α]25D=-26.1(c=1.5,无水EtOH)[文 献1[α]21D=+20.7(c=1.95,CH2Cl2);文献3[α]25D=-21.6(c=1.5,EtOH); 1H NMR(200MHz,CDCl3)δ9.73(s,1H),5.35(d,1H,J=6Hz),4.47 (m,1H),2.97(t,2H,J=4.4Hz),1.45(s,9H),1.44(s,9H);13C NMR(50 MHz,CDCl3)δ199.4,170.1,155.5,82.8,80.2,49.6,46.5,28.4, 28.0;对于C13H23NaNO5(M+Na)+的HRMS计算值:296.1474,实测值: 286.1469。

参考:对于D-M试剂氧化:D.B.Dess,J.C.Martin.有机化学期刊(The  Journal of Organic Chemistry)1983,48,4155-4156。

对于产品鉴定(熔点和旋光度):

1.R.Marshall Werner,Ori Shokek,Jeffery T.Davis.有机化学期刊(The  Journal of Organic Chemistry)1997,62,8243-8246。

2.Domink Werinik,John Dimaio,Julian Adams.有机化学期刊(The  Journal of Organic Chemistry)1989,54,4224-4228。

3.K.Ramsamy,Richard K.Olsen,Thomas Emary.合成(Synthesis), 1982,42-43。

(2S)-叔丁基2-(叔丁氧羰基氨基)-4-(2-氯乙酰氧基)-5-氧代-5-(2,4,6-三甲 氧基苄基氨基)戊酸酯(9)

向8(0.366g,1.33mmol)在CH2Cl2(10mL)中的经搅拌溶液中加入 2-(异氰基甲基)-1,3,5-三甲氧基苯(0.303g,1.46mmol)和氯乙酸(0.138g, 1.46mmol)。反应在室温下搅拌24小时。在真空下除去溶剂并将残余物 在硅胶(EtOA/己烷,30/70至40/60,V/V)上层析以得到作为蜡状白色 固体的9(0.727g,95%):1H NMR(200MHz,CDCl3)δ6.79(br s,0.5H), 6.48(t,0.5H,J=5.1Hz),5.26-5.03(m,2H),4.65-4.22(m,3H),4.13(d, 2H,J=13.4Hz),3.81(s,9H),2.51-2.05(m,2H),1.46(s,9H),1.42(d, 9H,J=5.8Hz)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ171.1,171.0,168.0,167.6, 166.4,166.2,161.2,159.4,155.5,106.3,106.1,90.8,82.6,82.5, 80.2,72.5,71.9,55.9,55.5,51.1,50.5,40.9,40.7,34.9,34.7, 32.5,28.4,28.1。对于C26H40ClN2O10(M+H)+的HRMS计算值:575.2371, 实测值:575.2360。

参考:对于Passerini反应:Alexander Domling.Chem.Rev.2006,106, 17-89和其中的参考文献。

(2S)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-羟基-5-氧代-5-(2,4,6-三甲氧苄基氨 基)戊酸酯(10)

向9(0.678g,1.18mmol)在EtOH/THF(5/5mL)中的经搅拌溶液中加 入硫脲(0.269g,3.54mmol)和NaHCO3(0.297g,3.54mmol)。将反应混合 物搅拌并加热至50℃1.5小时。然后在减压下除去溶剂并使残余物在 硅胶上进行FC(EtOAC/己烷,45/55至60/40,V/V),以作为蜡质白色 固体的C(4)非对映异构体的混合物得到10(0.543g,91%):1H NMR(200 MHz,CDCl3)δ7.26(br s,1H),6.13(s,1H),6.12(s,1H),5.45(d,1H, J=5.6Hz),4.63-4.03(m,5H),3.82,3.81(s,s,全部9H),2.43-1.84(m, 2H),1.45(d,9H,J=1.2Hz),1.43(s,9H);13C NMR(50MHz,CDCl3) δ172.6,172.0,171.5,171.3,161.0,159.5,157.3,156.1,106.7,90.8, 82.7,82.4,80.8,80.3,69.6,68.5,55.9,55.4,52.0,51.0,39.1, 38.5,32.2,31.9,28.3,28.0;对于C24H39N2O9(M+H)+的HRMS计算 值:499.2656,实测值:499.2669,499.2662。

参考:1.Mitsuo Masaki,Takeshi Kitahara,Hideaki Kurita,Masaki Ohta. 美国化学学会期刊(Journal of the American Chemical Society)1968,90, 4508-4509。

2.M.Naruto,K.Ohno,N.Naruse,和H.Takeuchi.Tetrahedron Lett. 1979,251。

2-(叔丁氧羰基氨基)-4-羟基-5-氧代-5-(2,4,6-三甲氧苄基氨基)戊酸 (2S,4S)-叔丁酯(10’)和2-(叔丁氧羰基氨基)-4-羟基-5-氧代-5-(2,4,6-三甲 氧苄基氨基)戊酸(2S,4R)-叔丁酯(10”)

使上面获得的两种非对映异构体的混合物经历FC(硅胶60, EtOAc/己烷,30/70至60/40,V/V)以使两种非对映异构体——醇10’ 和醇10”出现。醇10’:白色固体:mp 143-145℃;[α]26D=-28.7(c=1.06 MeOH);10’的HPLC:>99%[Rt=9.45分钟;柱:与Chiralcel OD(250 ×4.6mm)串联连接的Lux 3u Cellulose-1(150×4.6mm),紫外检测器, 210nm,15%2-丙醇的己烷溶液;流速:1.0mL/min]。1H NMR(200MHz, CDCl3)δ7.23(br s,1H),6.09(s,2H),5.47(d,1H,J=7.6Hz),4.89(d, 1H,J=4.2Hz),4.54-4.22(m,2H),4.03(dt,1H,J1=11.8Hz,J2=3.6Hz), 3.78(s,6H),3.77(s,3H),2.27-1.86(m,2H),1.42(s,9H),1.39(s, 9H)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ171.9,171.3,161.0,159.5,157.3, 106.8,90.8,82.6,80.7,68.5,55.9,55.4,51.0,39.1,31.9,28.3, 28.0。对于C24H39N2O9(M+H)+的HRMS计算值:499.2656,实测值: 499.2643。

醇10”:白色固体:mp 58-61℃;[α]26D=+10.5(c=1.0,MeOH);10” 的HPLC:>99%[Rt=9.36分钟;柱:与Chiralcel OD(250×4.6mm)串 联连接的Lux 3u Cellulose-1(150×4.6mm),紫外检测器,210nm,15% 2-丙醇的己烷溶液;流速:1.0mL/min]。1H NMR(200MHz,CDCl3) δ7.24(br s,1H),6.12(s,2H),5.42(d,1H,J=7.0Hz),4.89(d,1H, J=4.2Hz),4.58(dd,1H,J1=13.6Hz,J2=5.8Hz),4.39(dd,1H,J1=13.6Hz, J2=5.0Hz),4.26-4.11(m,2H),4.02(br s,1H),3.814(s,6H),3.808(s, 3H),2.36(dt,1H,J1=14.4Hz,J2=5.0Hz),1.91(dt,1H,J1=14.4Hz, J2=7.6Hz),1.46(s,9H),1.43(s,9H)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ172.5, 171.6,161.1,159.6,156.3,106.9,90.9,82.6,80.4,69.8,56.0, 55.5,52.2,38.7,32.3,28.4,28.1。对于C24H39N2O9(M+H)+的HRMS 计算值:499.2656,实测值:499.2638。

(2S)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-5-氧代-4-(甲苯磺酰氧基)-5-(2,4,6-三 甲氧苄基氨基)戊酸酯(11)

向用冰浴(0℃)冷却的10(0.546g,1.09mmol)在CH2Cl2(10mL)的经 搅拌溶液中加入Et3N(0.76mL,5.45mmol)、对甲苯磺酰氯(TsCl,0.416g, 2.18mmol)和催化量的4-二甲氨基吡啶(DMAP,0.11mmol,0.013g)。在 0℃下保留15分钟后,除去冰浴,反应在室温下保持过夜并然后使其 经历用CH2Cl2的标准处理。通过FC(EtOAc/己烷,40/60至50/50,V/V) 纯化粗产物以提供淡白色固体11(0.68g,96%)。11的HPLC:异构体1: 50%,Rt=12.53分钟;异构体2:50%,Rt=18.72分钟;[柱:Lux 3u  Cellulose-1(150×4.6mm),紫外检测器,210nm,5%2-丙醇的己烷溶液; 流速:1.0mL/min]。1H NMR(200MHz,CD2Cl2)δ7.72(d,2H,J=8.2Hz), 7.28(d,2H,J=8.2Hz),6.79(d,1H,J=20.6Hz),6.15(s,2H),5.14(br  s,1H),4.83(t,1H,J=6.8Hz),4.50-3.94(m,3H),3.82(s,6H),3.81(s, 3H),2.41(s,3H),2.28-2.11(m,2H),1.43(s,9H),1.42(s,9H)。13C  NMR(50MHz,CD2Cl2)δ171.0,167.3,161.8,159.9,155.8,146.3, 133.3,130.6,128.5,128.4,106.6,106.4,91.3,82.8,82.5,80.2, 78.0,77.7,56.4,56.0,35.7,35.3,32.9,28.7,28.3,22.0。对于 C31H45N2O11S(M+H)+的HRMS计算值:653.2744;实测值:653.2734, 653.2739。

(2S,4R)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-5-氧代-4-(甲苯磺酰氧 基)-5-(2,4,6-三甲氧苄基氨基)戊酸酯(11’)

在制备11的程序之后,由醇10’(2.010g,4.04mmol)制备作为淡白 色泡沫状固体的化合物11’(2.599g,99%收率):[α]26D=-30.5(c=1.04 MeOH);11’的HPLC纯度:98.0%,[主峰:Rt=15.9分钟;次峰:19.0 分钟和24.6分钟;柱:Chiralcel ODH(250×4.6mm),紫外检测器,210nm, 5%2-丙醇的己烷溶液;流速:1.0mL/min]。1H NMR(200MHz,CD2Cl2) δ7.72(d,2H,J=8.4Hz),7.28(d,2H,J=8.2Hz),6.73(br s,1H),6.15(s, 2H),5.12(br s,1H),4.84(t,1H,J=6.0Hz),4.39(dd,1H,J1=13.9Hz, J2=5.7Hz),4.27(dd,1H,J1=13.9Hz,J2=5.3Hz),3.96(q,1H,J=7.4Hz), 3.821(s,3H),3.817(s,6H),2.41(s,3H),2.20(t,2H,J=6.4Hz),1.43(s, 9H),1.42(s,9H)。13C NMR(50MHz,CD2Cl2)δ170.6,167.1,161.2, 159.4,155.4,145.5,132.9,130.1,128.1,106.1,90.9,82.1,79.9, 77.5,56.0,55.5,51.6,34.8,32.6,28.4,28.1,21.8。对于 C31H45N2O11S(M+)+的HRMS计算值:653.2744;实测值:653.2740。

(2S,4S)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-5-氧代-4-(甲苯磺酰氧基)-5-(2,4,6- 三甲氧苄基氨基)戊酸酯(11”)

在制备11的程序之后,由醇10”(1.69g,3.40mmol)制备作为淡白 色泡沫状固体的化合物11”(2.12g,96%收率):[α]26D=+14.1(c=1.01 MeOH);11”的HPLC纯度:97.7%[主峰:Rt=23.7分钟;次峰:16.2 分钟;柱:Chiralcel ODH(250×4.6mm),紫外检测器,210nm,5%2- 丙醇的己烷溶液;流速:1.0mL/min]。1H NMR(200MHz,CDCl3) δ7.75(d,2H,J=8.4Hz),7.25(d,2H,J=8.4Hz),6.91(br s,1H),6.14(s, 2H),5.12(br s,1H),4.94(t,1H,J=6.0Hz),4.52(dd,1H,J1=14.0Hz, J2=6.0Hz),4.30(dd,1H,J1=14.4Hz,J2=5.2Hz),4.18(br s,1H), 3.84(s,3H),3.82(s,6H),2.42(s,3H),2.32-2.22(m,2H),1.45(s, 9H),1.43(s,9H)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ170.7,167.1,161.2, 159.5,155.5,145.5,133.1,130.1,128.2,106.3,90.9,82.4,79.9, 56.0,55.6,50.8,35.0,32.7,28.5,28.1,21.8。对于C31H45N2O11S(M+H)+的HRMS计算值:653.2744;实测值:653.2729。

通过TASF进行氟化的过程:叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-氟-5-氧代 -5-(2,4,6-三甲氧苄基氨基)戊酸酯(12)的合成

向在冰浴(0℃)中冷却的11(0.340g,0.52mmol)在CH2Cl2(7mL)中 的经搅拌溶液中滴加入溶于CH2Cl2(3mL)中的三(二甲氨基)锍二氟三甲 基硅酸盐(TASF,0.287g,1.04mmol)。在0℃下保持1小时后,除去冰 浴,将反应在室温下保持12小时。加入第二份TASF试剂(0.287g,溶 于1mL CH2Cl2中,1.04mmol)并将反应在室温下保持另外12小时。通 过加入冰冷的水(5mL)使反应淬灭并然后使其经历用CH2Cl2的标准处 理。通过FC(EtOAc/己烷,35/65至45/55,V/V)纯化粗产物以提供浅 黄色固体12(0.158g,61%)。1H NMR(200MHz,CDCl3)δ6.70(br s,1H), 6.11(s,2H),5.34-5.17(m,1H),5.14-5.00(m,0.5H),4.89-4.75(m,0.5H), 4.63-4.32(m,3H),3.80(s,9H),2.63-2.05(m,2H),1.44(s,9H),1.42(s, 9H)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ171.0,170.9,168.8,168.4,161.3, 159.5,155.6,155.3,106.2,106.1,91.1,91.0,90.8,87.4,87.3, 82.41,82.36,80.0,77.4,55.9,55.5,51.1,36.1,35.6,35.2,32.2, 28.4,28.1。对于C24H38FN2O8(M+H)+的HRMS计算值:501.2612;实 测值:501.2591。

参考:RajanBabu,T.V.;Middleton,W.J.;Tortorelli,V.J.,三(二甲 基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(Tris(dimethylamino)sulfonium  Difluorotrimethylsilicate).《有机合成试剂的e-EROS大全》(e-EROS  Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis)2001。

通过“中和的”TASF进行氟化的程序:(2S,4R)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基 氨基)-4-氟-5-氧代-5-(2,4,6-三甲氧苄基氨基)戊酸酯(12’)的合成

向三(二甲氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF,1.38g,5.0mmol)在 CH2Cl2/THF(1.5mL/1.5mL)中的经搅拌溶液中滴加Et3N□ (HF)3(0.25mL)。之后,将甲苯磺酸酯11’(0.391g,0.6mmol)、THF(1mL) 和上述“中和的”TASF(2.7mL,3.0mmol)逐一加入到25mL配备有回 流冷凝器的两颈烧瓶中。通过油浴将混合物加热至50℃历时10小时, 除去油浴,将反应混合物用EtOAc稀释并用半饱和的NaHCO3、水和 盐水依次洗涤。收集EtOAc相,用MgSO4干燥、过滤、在真空中浓缩。 通过FC(EtOAc/己烷,25/75至40/60,V/V)各留下的残余物纯化以提 供淡白色泡沫状固体12’(0.232g,77%);[α]24D=+1.70(c=1.14MeOH); 12’的HPLC:[99%,主峰:Rt=22.8分钟;1%,次峰:Rt=25.2分钟; 柱:Chiralcel OD(250×4.6mm),紫外检测器,210nm,1.5%己烷的 EtOH溶液;流速:1.2mL/min]。1H NMR(200MHz,CDCl3)δ6.69(br s, 1H),6.12(s,2H),5.32(d,1H,J=8.6Hz),5.13(dd,0.5H,J1=8.8Hz, J2=3.2Hz),4.88(dd,0.5H,J1=8.8Hz,J2=3.2Hz),4.60(dd,1H, J1=13.6Hz,J2=6.0Hz),4.42-4.34(m,2H),3.81(s,9H),2.64-2.06(m, 2H),1.45(s,9H),1.43(s,9H)。13C NMR(50MHz,CDCl3)δ170.9, 168.8,168.4,161.3,159.5,155.3,106.2,91.2,90.8,87.5,82.5, 80.0,56.0,55.6,51.2,35.7,35.3,32.2,28.5,28.1。对于 C24H38FN2O8(M+H)+的HRMS计算值:501.2612;实测值:501.2613。

适合用于X-射线晶体结构分析的12’的晶体由12’的CH2Cl2/己烷 溶液的缓慢溶剂蒸发而获得。

中间体12’的晶体结构:

(2S,4S)-叔丁基-2-(叔丁氧羰基氨基)-4-氟-5-氧代-5-(2,4,6-三甲氧苄基氨 基)戊酸酯(12”)

向三(二甲氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF,1.43g,5.2mmol)在 CH2Cl2/THF(1.5mL/1.5mL)中的经搅拌溶液中滴加Et3N□ (HF)3(0.26mL)。之后,将甲苯磺酸酯11”(0.434g,0.66mmol)、THF(1mL) 和上述“中和的”TASF(4.4mL,5.2mmol)逐一加入到25mL配备有回 流冷凝器的两颈烧瓶中。用油浴将混合物加热至45℃历时24小时,除 去油浴,将反应混合物用EtOAc稀释并用半饱和的NaHCO3、水和盐 水依次洗涤。收集EtOAc相,用MgSO4干燥、过滤、在真空中浓缩。 通过FC(EtOAc/己烷,25/75至40/60,V/V)各留下的残余物纯化以提 供淡白色泡沫状固体12”(0.101g,30%);[α]22D=-18.4(c=1.10MeOH); 12”的HPLC:[96.6%,主峰:Rt=20.5分钟;3.4%,次峰:Rt=19.0分 钟;柱:Chiralcel OD(250×4.6mm),紫外检测器,210nm,1.5%己 烷的EtOH溶液;流速:1.2mL/min]。1H NMR(200MHz,CDCl3)δ6.73 (d,1H,J=3.8Hz),6.14(s,2H),5.15(d,1H,J=8.8Hz),5.06(dd,0.5H, J1=9.2Hz,J2=3.0Hz),4.81(t,0.5H,J=6.4Hz),4.61-4.35(m,3H), 3.83(s,9H),2.41-2.18(m,2H),1.46(s,9H),1.44(s,9H)。13C NMR(50 MHz,CDCl3)δ171.1,168.8,168.4,161.3,159.5,155.7,106.0,91.0, 90.7,87.3,82.4,80.0,56.0,55.5,51.02,36.2,35.8,32.2,28.4, 28.1。对于C24H38FN2O8(M+H)+的HRMS计算值:501.2612;实测值: 501.2615。

(2S,4R)-2,5-二氨基-4-氟-5-氧代戊酸(1)

向用冰浴(0℃)冷却的12’(0.192g,0.384mmol)与二甲基硫醚(0.1mL) 的混合物中滴加三氟乙酸(TFA,5mL)。加入之后,除去冰浴并将反应 在室温下保持2.5小时。在真空中蒸发溶液以除去大部分TFA。将残余 物溶于H2O(5mL)中并用CH2Cl2(3mL×2)洗涤。将含水部分在冰浴中冷 却并通过缓慢加入冰冷的5%氨水中和至pH=7。将中和的溶液提供到 Dowex 50WX8-200的小柱(H+型,10g),用水洗涤,并进一步用5%氨 水洗脱。合并含有产物的级分并在真空中浓缩,并在高真空条件中干 燥过夜以提供作为白色固体的粗产物。通过从EtOH/H2O中重结晶进一 步纯化来提供白色固体(0.045g,71%收率):mp 175℃(dec); [α]25D=+46.2(c=0.16,H2O);1的HPLC:[98.8%,主峰:Rt=11.98分 钟;1.22%,次峰:Rt=9.29分钟;柱:Chrex 3126(D)-青霉胺(150× 4.6mm),紫外检测器,254nm,1.0mM CuSO4溶液;流速:1.0mL/min, 柱温10℃]。1H NMR(200MHz,D2O)δ5.41(dd,0.5H,J1=10.0Hz,J2=3.0Hz),5.17(dd,0.5H,J1=10.0Hz,J2=3.0Hz),3.97(t,1H,J=6.6Hz), 2.74-2.24(m,2H);13C NMR(50MHz,D2O+痕量CD3OD)δ175.1,174.7, 174.2,91.8,88.2,53.2,34.7,34.3;19F NMR(282MHz,D2O+痕量 CD3OD)δ-188.2(H-F去耦合);对于C5H10FN2O3(M+H)+的HRMS计算 值:165.0675;实测值:165.0683。

适用于X-射线晶体结构分析的4-FGln 1的晶体由1的H2O溶液经缓慢 溶剂蒸发而获得。

最终的4-FGln(2S,4R)、即1的晶体结构:

参考:Vladimir Tolman,Petr Sedmera.氟化学期刊(Journal of Fluorine  Chemistry)2000,101,5-10。

(2S,4S)-2,5-二氨基-4-氟-5-氧代戊酸(2)

在制备1的程序之后,由氟化物12”(0.090g,0.18mmol)制备作为 白色固体的化合物2(0.019g,67%收率):mp 160℃(dec); [α]25D=-14.6(c=0.15,H2O);2的HPLC:[94.9%,主峰:Rt=10.8分钟; 5.1%,次峰1:Rt=8.42分钟;柱:Chirex 3126(D)-青霉胺(150×4.6mm), 紫外检测器,254nm,1.0mM CuSO4溶液;流速:1.0mL/min,柱温10 ℃]。1H NMR(200MHz,D2O)δ5.36(t,0.5H,J=6.2Hz),5.12(dd,0.5H, J1=7.8Hz,J2=4.6Hz),4.02(t,1H,J=5.8Hz),2.63(t,1H,J=6.0Hz), 2.49(五重峰,1H,J=3.8Hz);13C NMR(50MHz,D2O+痕量CD3OD) δ174.9,174.5,174.0,91.4,88.2,87.8,52.8,34.3,33.9;19F NMR (282MHz,D2O+痕量CD3OD)δ-188.13(H-F去耦合);对于 C5H10FN2O3(M+H)+的HRMS计算值:165.0675;实测值:165.0664。

放射性氟化法.为避免在18F标记反应期间的外消旋,测试温和的 碱性剂碳酸氢钾(KHCO3)和中性相转移催化剂18-Crown-6的组合物用 于“热”氟化反应。使用甲苯磺酸酯前体,成功形成所需的(2S,4R)异 构体[18F]12a’作为主产物伴有小部分碳-2-位差向异构化的(2R,4R)非对 映异构体[18F]12a”。随后,通过在60℃下用TFA/苯甲醚处理中间体 [18F]12’历时5分钟,最终制备期望的去保护产物,[18F]1。通过在HPLC 上共洗脱直接鉴定[18F]1是有问题的,因为4-FGln并不显示显著的紫 外/可见吸收。用(9-芴基甲基)氨基甲酰氯(Fmoc-Cl)处理产物以进行氨 基-Fmoc保护。通过与“冷”Fmoc-4-FGln标准品共注射在HPLC图谱 上鉴定该进一步衍生的放射性化合物,Fmoc-[18F]1。最后,通过使用 手性柱PhenomenexChiral Chirex3126(D-青霉胺)(150×4.6mm),用 1mM CuSO4溶液作为洗脱剂(1mL/min,10℃柱温),我们可以分离并鉴 定全部四种放射性标记的并且冷的4F-Gln 1、2、3和4而不需要进一 步衍生化(Cu-4-FGln络合物是UV吸收的)。[18F]1确实是主产物,伴有 少量非对映异构体[18F]4(<5%)。

使用Chiral Chirex3126(D-青霉胺)(150×4.6mm)1mM CuSO4, 1mL/min,10℃,可以确定全部四种放射性标记的4F-Gln和“冷”标 准品的HPLC图谱。使用这些条件,化合物2首先洗脱,接着是化合 物1、3、4。

用11’作为原料进行[18F]1((2S,4R)-4-FGln)的放射合成

用F18(20至40mCi)负载活性Light QMA Carb并用1mL 18-c-6/KHCO3(160mg 18-c-6在18.6mL ACN中/29mg KHCO3在3.4mL 水中)洗脱。用氩气将溶液吹干并在80℃在氩气流下用1mL乙腈共沸 干燥两次。将干燥的F18在冰浴中冷却并且将5mg 11’溶于0.5ml乙腈 中并加入到干燥的F18中。在70℃油浴中将混合物加热15分钟。在冰 浴中冷却混合物,并加入0.5mL乙腈和8mL水。在活性HLB 3cc 上负载混合物,用3mL水推动通过并洗涤两次。用0.5mL乙醇洗脱期 望的放射性标记化合物(总放射活性的~20%)。通过反相HPLC(Gemini  C18(250×4.6mm),MeOH/0.1甲酸8/2.1mL/min,保留时间~6分钟, >95%)来测定放射化学纯度,通过手性HPLC(Chiralpak OD柱(250× 4.6mm),己烷/EtOH98.5/1.5,1.2mL/min,保留时间~22分钟,>95%) 来测定立体化学纯度。

将乙醇溶液吹干,在冰浴中冷却,并且加入595μL TFA/5μL苯甲 醚的混合物。将所述溶液在60℃下加热5分钟。除去TFA和苯甲醚但 仍然在氩气气流下保温;用1mL水滴定残余物;将水溶液通过0.45μ 过滤器过滤以约10%的分离收率产生期望的放射活性的 [18F]1((2S,4R)-4-FGln),没有进行衰减校正;RCP 99%;dr:96%。通 过手性HPLC(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM CuSO4溶液,1mL/min, 2S,4R-异构体的保留时间~11分钟,2R,4R异构体~18分钟)来测定放 射化学纯度和立体化学纯度。

中间体12’在反相HPLC(Gemini C18(250×4.6mm),MeOH/0.1甲酸 8/2.1mL/min,保留时间~6分钟,>95%)上的HPLC图谱。

HPLC∶OD,己烷/乙醇98.5/1.5,1.2ml/min

中间体12’在Chiralpak OD柱(250×4.6mm),己烷/EtOH 98.5/1.5,1.2 mL/min,保留时间~22分钟,dr~96%)上的HPLC图谱。

HPLC:Chirex 3126(D)-青霉胺10℃,1mM CuSO4,1mL/min [18F]1((2S,4R)-4-FGln)在手性柱(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM CuSO4溶液,1mL/min,2S,4R-异构体的保留时间~11分钟,2R,4R异构体~18 分钟)上的HPLC图谱。

用11a’作为原料进行[18F]3((2R,4S)-4-FGln)的放射合成

用F18(39.8mCi)负载活性Light QMA Carb并用1mL 18-c-6/KHCO3(160mg 18-c-6在18.6mL ACN中/29mg KHCO3在3.4mL 水中)洗脱。用氩气将溶液吹干并在80℃在氩气流下用1mL乙腈共沸 干燥两次。将干燥的F18在冰浴中冷却并且将5mg 11a’溶于0.5ml乙腈 中并加入到干燥的F18中。在70℃油浴中将混合物加热15分钟。在冰 浴中冷却混合物,并加入0.5mL乙腈和8mL水。在活性HLB 3cc 上负载混合物,用3mL水推动通过并洗涤两次。用0.5mL乙醇洗脱期 望的放射标记化合物(总放射活性的~20%)。通过反相HPLC(Gemini  C18(250×4.6mm),MeOH/0.1甲酸8/2.1mL/min,保留时间~6分钟, RCP>95%)来测定放射化学纯度,通过手性HPLC(Chiralpak OD柱(250 ×4.6mm),己烷/EtOH98.5/1.5,1.2mL/min,保留时间~20分钟,dr> 90%)来测定立体化学纯度。

将乙醇溶液吹干,在冰浴中冷却,并且加入595μL TFA/5μL苯甲 醚的混合物。将所述溶液在60℃下加热5分钟。除去TFA和苯甲醚但 仍然在氩气气流下保温;用1mL水滴定残余物;将水溶液通过0.45μ 过滤器过滤以约10%的分离收率产生期望的放射活性的[18F]3((2R,4 S)-4-FGln),没有进行衰减校正;RCP97%;dr:90%。通过手性 HPLC(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM CuSO4溶液,1mL/min,2R,4S-异 构体保留时间~15分钟,对于2S,4S异构体~10分钟)测定放射化学纯度 和立体化学纯度。

中间体12a’在反相HPLC(Gemini C18(250×4.6mm),MeOH/0.1甲酸 8/2.1mL/min,保留时间~6分钟,>95%)上的HPLC图谱。

中间体12a’在Chiralpak OD柱(250×4.6mm),己烷/EtOH 98.5/1.5,1.2 mL/min,保留时间~22分钟,dr~96%)上的HPLC图谱。

[18F]3((2R,4S)-4-FGln)在手性柱(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM CuSO4溶 液,1mL/min,2R,4S-异构体的保留时间~15分钟,2S,4S异构体~10分 钟)上的HPLC图谱。

[18F]2((2S,4S)-4-FGln)的放射合成

用F18(46.9mCi)负载活性QMA并用1mL  K222/K2CO3(220mg K222在18.6mL乙腈中/40mg K2CO3在3.4mL水中) 洗脱(45.5mCi)。用氩气将溶液吹干并在80℃在氩气流下用1mL乙腈共 沸干燥两次。将干燥的F18在冰浴中冷却并且将5.31mg 11”溶于1ml 乙腈中并加入到干燥的F18中。在70℃油浴中将混合物加热20分钟。 在冰浴中冷却混合物并加入8mL水。在活性HLB 3cc上负载混 合物,用3mL水推动通过并洗涤两次。用0.5mL乙醇洗脱期望的放射 性标记化合物(总放射活性的~14%)。

将乙醇溶液浓缩至约200μL体积并将5μL注射入手性HPLC(OD- 柱,己烷/EtOH 98.5/1.5,1.2mL/min)并且分离第二峰(~20分钟)。分离 与2S,4S异构体对应的第二峰(56μCi)(在20分钟左右的保留时间收集的 级分:分别为45/4/56μCi)。

乙醇溶液([18F]12”和[18F]12a’的混合物)在手性OD柱上,己烷/EtOH 98.5/1.5,流速1.2mL/min的放射活性HPLC示踪

将所期望级分的己烷/乙醇溶液吹干,加入219μL TFA/1μL苯甲醚 并在60℃下加热5分钟。在氩气下除去挥发物但仍然保温。用0.5mL 水处理残余物并转移入新的小瓶中以得到剂量:46μCi(RCP>99%,E >98%)。

通过HPLC测定放射化学纯度、身份和非对映异构体纯度:

纯化的[18F]2(2S,4S)-4-FGln在手性柱(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM  CuSO4,1mL/min)上的HPLC,通过与冷标准品共注射而确定身份。

[18F]4((2R,4R)-4-FGln)的放射合成

用F18(82.8mCi)负载活性QMA并用1mL K222/K2CO3(220mg K222在18.6mL乙腈中/40mg K2CO3在3.4mL水中)洗脱 (78.9mCi)。用氩气将溶液吹干并在80℃在氩气流下用1mL乙腈共沸干 燥两次。将干燥的F18在冰浴中冷却并且将8.28mg 11a”溶于1ml乙腈 中并加入到干燥的F18中。在70℃油浴中将混合物加热20分钟。在冰 浴中冷却混合物,并加入8mL水。在活性HLB 3cc上负载混合 物,用3mL水推动通过并洗涤两次。用0.5mL乙醇洗脱期望的放射性 标记化合物(总放射活性的~14%)。

将乙醇溶液浓缩至约200μL体积并将5μL注射入手性HPLC(OD- 柱,己烷/EtOH 98.5/1.5,1.2mL/min)并且分离第二峰(~24分钟)。分离 与2R,4R异构体对应的第二峰(106μCi)。

乙醇溶液([18F]12’和[18F]12a”的混合物)在Chiral OD柱上,己烷/EtOH 98.5/1.5,流速1.2mL/min的放射活性HPLC示踪

将所期望级分的己烷/乙醇溶液吹干,加入219μL TFA/1μL苯甲醚 并在60℃下加热5分钟。在氩气下除去挥发物但仍然保温。用0.5mL 水处理残余物并转移入新的小瓶中以得到剂量:103μCi(RCP>99%, dr>99%)。

通过HPLC测定放射化学纯度、身份和非对映异构体纯度:

纯化的[18F]2(2S,4S)-4-FGln在手性柱(Chirex 3126(d)-青霉胺,1mM  CuSO4溶液,1mL/min)上的HPLC,通过与冷标准品共注入而确定身份。

生物学研究程序:

体外细胞摄取研究

使用9L肿瘤细胞评价四种可能的异构体的细胞摄取。将细胞摄取 的结果(%剂量/100μg蛋白质)与[3H]谷氨酰胺的结果比较。4-氟-谷氨酰 胺异构体的摄取显示出异构体之间的显著差异(图4)。2S异构体是天然 的L-谷氨酰胺衍生物,显出最高的摄取。4-FGln(2S,4R)在9L细胞中显 示出高摄取并且摄取连续2小时不停止,研究了最高时间点。与(2S,4R) 异构体类似,4-FGln(2S,4S)异构体也显出优异的摄取;然而,表现出 摄取在2小时时突然下降。非天然的D-谷氨酰胺异构体(2R,4R)和 (2R,4S)4-FGln,与(2S,4R)和(2S,4S)4-FGln以及[3H]-L-谷氨酰胺相比, 都显示出较低的细胞摄取,表明在C-2位上的构型对肿瘤癌细胞的摄 取非常关键,并且谷氨酰胺的2S构型(通常称为L-异构体)对于穿过细 胞膜运输是必要的。参见图1。

[18F]4-FGln的肿瘤细胞摄取是高度选择性的过程,两种天然的4- 氟-L-谷氨酰胺衍生物比那些非天然的4-氟-D-谷氨酰胺衍生物显出更 高的摄取。

在其它[18F]4-FGln异构体中,[18F]4-FGln(2S,4R)、即1异构体展 现出进入9L肿瘤细胞的最高摄取。因为这个发现,我们决定仅进一步 研究[18F]4-FGln、即1的(2S,4R)异构体。为了测定[18F]4-FGln(2S,4R)、 即1的特异性,在9L细胞中进行体外细胞摄取抑制研究。冷的L-谷氨 酰胺和L-丝氨酸用作谷氨酰胺转运蛋白的阳性对照抑制剂。L-谷氨酰 胺抑制系统N转运蛋白且L-丝氨酸抑制ASC转运蛋白。对每种抑制剂 测试0.5mM至5mM范围内的三种不同浓度。在L-谷氨酰胺和 [18F]4-FGln(2S,4R)、即1共培养30分钟后,系统N转运蛋白明显地受 抑制。结果示出接近90%抑制(0.49%剂量/100μg蛋白质抑制对比于对 照3.56%剂量/100μg蛋白质)。L-丝氨酸也显示出ASC转运蛋白的显著 抑制(1.41%抑制对比于对照3.56%剂量/100μg蛋白质)。冷MeAIB用作 阴性对照,其抑制系统A转运蛋白。在5mM浓度下,其对系统A转 运体系影响几近没有(3.69%抑制对比于对照3.56%剂量/100μg蛋白 质)。结果清楚地证明对L-谷氨酰胺和L-丝氨酸呈剂量依赖性响应,而 MeAIB对系统A转运系统没有显示出抑制。参见图2。

研究四种4-[18F]F-谷氨酰胺异构体(2S,4R)、(2S,4S)、(2R,4S)、 (2R,4R)的每一种在(9L)大鼠脑胶质肉瘤细胞中的细胞摄取。从Perkin  Elmer购得L-[3,4-3H(N)]-谷氨酰胺,>97%,250μCi(9.25MBq)并用作 所进行的所有细胞摄取实验的对照。通过TLC法(TLC硅胶60F254;溶 剂CH2Cl2∶MeOH∶NH3∶H2O(20∶20∶5))测定L-[3,4-3H(N)]-谷氨酰胺的纯 度。L-[3,4-3H(N)]-谷氨酰胺显示出Rf值在0.3-0.4之间。在Dulbecco 改良的Eagle培养基(DMEM)、胎牛血清和100单位/mL青霉素, 100μg/mL链霉素中培养啮齿动物(9L)细胞。在配体培养前在介质中将 肿瘤细胞铺板(2.0×105细胞/孔)24小时。在实验当天,抽出介质并用 1mL温的磷酸盐缓冲溶液(PBS,含有0.90mM Ca2+和1.05mM Mg2+)将 所述细胞洗3次。将全部四种4-[18F]F-谷氨酰胺异构体和L-[3,4-3H(N)]- 谷氨酰胺溶于PBS溶液中并加入到每个孔中(~500,000cpm/mL/孔)并在 37℃下培育5分钟、30分钟、60分钟、120分钟。在培育期结束时, 将抽干所述孔,并然后用1mL冰冷的不含Ca2+和Mg2+的PBS将余留 的细胞洗涤3次。用冷PBS洗涤之后,将350μL 1M NaOH用于裂解细 胞。将裂解的细胞收集在滤纸上。将所述滤纸置于闪烁瓶中并且加入 计数液(7mL ecolite+),并然后在18-24小时以后用β-计数器计数小瓶。 对于使用4-[18F]F-谷氨酰胺异构体和L-[3,4-3H(N)]-谷氨酰胺进行的双 同位素研究,使用γ-计数器首先计数小瓶以获得18F数。然后在18F完 全衰减后的一天之后获得β计数。将100μL细胞裂解液用于通过Lowry 法测定蛋白质浓度。

体外抑制研究

为了测定4-[18F]F-谷氨酰胺(2S,4R)异构体的特异性,使用9L细胞 进行抑制研究。将示踪剂在37℃下培养30分钟。如上所述处理细胞。 冷L-谷氨酰胺和L-丝氨酸用作谷氨酰胺转运蛋白的阳性对照抑制剂。 L-谷氨酰胺抑制系统N转运蛋白且L-丝氨酸抑制ASC转运蛋白。冷 MeAIB用作阴性对照,其抑制系统A转运蛋白。对每种抑制剂测试 0.5mM至5mM范围内的三种不同浓度。数据显示出对每种抑制剂呈现 剂量依赖性响应并且L-谷氨酰胺显示出最大的抑制(在[5mM]下~90%)。 用microPET进行小动物成像

用4-[18F]F-谷氨酰胺(2S,4R)异构体进行动态小动物PET(A-PET) 成像研究。在专用的动物PET扫描仪(Mosaic,Phillips)上进行所有扫 描(Surti,2005)。在该研究中使用携带M/tomND自发人类乳腺肿瘤的 转基因小鼠。使用这种转基因小鼠模型具有很多优点。强力霉素敏感 启动子通常使得这些小鼠表达myc基因。对比传统的异体移植肿瘤, 这些肿瘤自发产生。当通过其饮水对小鼠给药强力霉素(2mg/kg)时, myc基因的表达上调。当除去强力霉素时,myc基因下调。选择这种模 型是因为这些化合物将使得真正的谷氨酰胺摄取和myc基因表达水平 之间直接相关。

在M/tomND肿瘤中摄取的谷氨酰胺通过经由尾侧静脉注射 ~300μCi的[18F]-4F-谷氨酰胺(2S,4R)异构体来检测。注射示踪剂后立即 开始成像并持续120分钟的时期。肿瘤摄取的图像和动力学清楚地证 明当myc基因上调时在肿瘤部位摄取[18F]-4F-谷氨酰胺(2S,4R)(1)。参 见图3和4。

小鼠的体内生物分布研究

为了检验[18F]-4F-谷氨酰胺异构体作为新的肿瘤PET成像剂,我 们在重20-25克的普通ICR小鼠中测试[18F]-4F-谷氨酰胺(2S,4R)(1)。 将5只小鼠一组用于生物分布研究。将小鼠置于使用异氟烷的麻醉下 并经由尾侧静脉注射0.15mL含有25μCi每种异构体的盐水溶液。在异 氟烷麻醉下时在注射后2分钟、30分钟、60分钟、120分钟和240分 钟通过心脏切除将小鼠处死。移除关注的器官,称重并用γ计数器 (Packard Cobra)计数放射性。通过将组织活性计数与1.0%的初始剂量 计数进行比较来计算每克的剂量百分比。初始剂量由以相同速率测量 的注射材料的100倍稀释等份构成。

普通小鼠中的生物分布(2、30、60、120和240分钟), (2S,4R)4-F-Gln,1。

%剂量/克(n=5)

(2S,4R)4-F-Gln,1

  器官   2分钟   30分钟   60分钟   120分钟   240分钟   血液   6.19±0.83   2.72±0.17   2.05±0.16   0.83±0.12   0.48±0.06   心脏   4.31±0.32   3.16±0.25   2.86±0.47   1.86±0.24   1.24±0.19   肌肉   1.62±0.10   2.48±0.16   2.86±0.34   1.81±0.26   0.94±0.15   肺   7.15±0.76   5.36±0.49   4.37±0.28   1.69±0.10   1.03±0.15   肾脏   16.1±1.03   9.93±0.52   7.60±0.84   2.15±0.34   1.25±0.21   胰腺   17.2±1.00   19.7±2.16   17.5±2.28   9.57±1.22   5.92±0.87   脾脏   7.51±0.44   5.39±0.72   4.22±0.38   2.02±0.16   1.15±0.14   肝脏   6.92±0.92   6.23±0.50   5.70±0.62   2.46±0.26   1.30±0.18   皮肤   2.72±0.05   4.01±0.24   2.94±0.68   2.17±0.16   1.25±0.13   脑   0.54±0.05   0.51±0.05   0.53±0.07   0.57±0.05   0.45±0.06   骨   3.93±0.37   5.64±0.69   7.93±1.02   14.4±1.31   19.4±0.50

在全部主要器官中发现快速摄取,其表明静脉注射后示踪剂易于 渗透细胞膜。具有显著的心脏摄取和从心脏组织中相对慢的洗脱。肾 脏显然是初始摄取高和洗脱快,并且可能在尿中排泄迅速。胰腺显出 最突出的摄取和保留。在30分钟后胰腺对肝脏的比率达到4比1,表 明在胰腺中的选择性摄取和保留。这可能是胰腺细胞中的外分泌细胞 可能对谷氨酰胺具有较高的转运速率。脑摄取中等,但是脑摄取值在 注射后长达4小时保持恒定。在以后的时间点,骨摄取显著增加。这 可能是在体内脱氟,其导致在循环血中形成游离的氟离子。因此,骨 摄取的增加可能是该示踪剂在体内脱氟的反映。

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1、(10)申请公布号 CN 102595888 A (43)申请公布日 2012.07.18 CN 102595888 A *CN102595888A* (21)申请号 201080045626.4 (22)申请日 2010.08.13 61/233,875 2009.08.14 US A01N 37/12(2006.01) (71)申请人 宾夕法尼亚大学理事会 地址 美国宾夕法尼亚州 (72)发明人 汉克F孔 克雷格B汤普森 曲文超 卡尔普勒斯尔 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 11219 代理人 刘慧 杨青 (54) 发明名称 4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体及其制。

2、备 方法和应用 (57) 摘要 本发明涉及具有至少80非对映异构体过量 的4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体。 还描述了 制造所述单一非对映异构体的方法, 以及还描述 了使用放射性标记的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对 映异构体作为显像剂的方法。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.04.10 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/045470 2010.08.13 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/020018 EN 2011.02.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 8 页 说明书 35 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产。

3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 8 页 说明书 35 页 附图 2 页 1/8 页 2 1. 式 I 化合物的单一非对映异构体, 其具有至少 80的非对映异构体过量 : 其中 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; R2为 C1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 每个 R3独立地为 -OC1-6烷基或 C1-6环烷基 ; OR4为离去基团 ; 且 n 为 0、 1、 2、 3 或 4。 2. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其具有至少 90的非对映异构体过量。 3. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其具有至少 98的非对映异构体过量。 4. 根据权利要求 1 所述的单一非对。

4、映异构体, 其基本为 5. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 6. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 7. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 2 2/8 页 3 8. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其中 R1为 Boc。 9. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其中 R2为叔丁基。 10. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其中每个 R3为 -OCH3。 11. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其中 n 为 3。 12. 根据权利要求 1 。

5、所述的单一非对映异构体, 其中 OR4为 -O- 甲苯磺酸基。 13. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 14. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 15. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 16. 根据权利要求 1 所述的单一非对映异构体, 其基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 3 3/8 页 4 17. 式 II 化合物的单一非对映异构体, 其具有至少 80的非对映异构体过量 : 其中 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; R2为 C1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 每个 R3独立地为 -OC1-6烷基或 C1-6环。

6、烷基 ; 且 n 为 0、 1、 2、 3 或 4。 18. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中 R1为 Boc。 19. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中 R2为叔丁基。 20. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中每个 R3为 -OCH3。 21. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中 n 为 3。 22. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中 F 为 18F。 23. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中所述式 II 化合物基本为 24. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中所述式 I。

7、I 化合物基本为 25. 根据权利要求 17 所述的单一非对映异构体, 其中所述式 II 化合物基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 4 4/8 页 5 26. 用于癌症成像的诊断组合物, 其包含具有至少 80的非对映异构体过量的 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体和药学可接受的载体或稀释剂。 27. 根据权利要求 26 所述的诊断组合物, 其中所述单一非对映异构体基本为 28. 根据权利要求 26 所述的诊断组合物, 其中所述单一非对映异构体基本为 29. 根据权利要求 26 所述的诊断组合物, 其中所述单一非对映异构体基本为 30. 根据权利要求 26 所述的诊断。

8、组合物, 其中所述单一非对映异构体基本为 31. 制备具有至少 80的非对映异构体过量的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的 方法, 该方法包含 : 在有效形成具有至少 80的非对映异构体过量的式 II 化合物的单一非对映异构体的 条件下, 使具有至少 80的非对映异构体过量的式 I 化合物的单一非对映异构体与氟化剂 反应一定时间, 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 5 5/8 页 6 其中 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; R2为 C1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 每个 R3独立地为 -OC1-6烷基或 C1-6环烷基 ; OR4为离去基团 ; 且 n 为 0、 1、 2、。

9、 3 或 4 ; 并且 在有效产生 4- 氟 - 谷氨酰胺的单一非对映异构体的条件下, 使式 II 化合物与酸反应 一定时间。 32. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述酸为三氟乙酸。 33. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中 R1为 Boc。 34. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中 R2为叔丁基。 35. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中每个 R3为 -OCH3。 36. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中 n 为 3。 37. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中 OR4为 -O- 甲苯磺酸基。 38. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 I 化。

10、合物基本为 39. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 I 化合物基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 6 6/8 页 7 40. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 I 化合物基本为 41. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 I 化合物基本为 42. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 II 化合物基本为 43. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 II 化合物基本为 44. 根据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 II 化合物基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 7 7/8 页 8 45. 根。

11、据权利要求 31 所述的方法, 其中所述式 II 化合物基本为 46. 对患者的癌症成像的方法, 该方法包括 : 对患者给药具有至少 80的非对映异构体过量的 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异 构体 ; 并且 检测由所述 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体发出的 射线。 47. 根据权利要求 46 所述的方法, 其中所述 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体 基本为 48. 根据权利要求 46 所述的方法, 其中所述 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体 基本为 49. 根据权利要求 46 所述的方法, 其中所述 4-18F 氟谷氨酸单一非对映异构体基本 为 50. 根据权利。

12、要求 46 所述的方法, 其中所述 4-18F 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体 基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 8 8/8 页 9 51.4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其具有至少 80的非对映异构体过量。 52. 根据权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其具有至少 90的 非对映异构体过量。 53. 根据权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其具有至少 98的 非对映异构体过量。 54. 根据权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其基本为 4-18F 氟 谷氨酰胺。 55. 根据权利要求 。

13、51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其基本为 56. 根据权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其基本为 57. 根据权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其基本为 58. 权利要求 51 所述的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 其基本为 权 利 要 求 书 CN 102595888 A 9 1/35 页 10 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体及其制备方法和应用 0001 相关申请的交叉参考 0002 本申请要求 2009 年 8 月 14 日提交的美国临时申请 No.61/233,875 的权益, 将所 述临时申请全文并。

14、入本文。 技术领域 0003 本申请涉及制备 4- 氟 - 谷氨酰胺的改进方法。 背景技术 0004 氟取代的氨基酸具有在肽基药物设计和蛋白质工程中的应用并且还证明在用于 癌症诊断的PET成像中的应用。 因为成功研发了2-18F氟-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG)作为 正电子发射断层造影术 (PET) 示踪剂并用于常规癌症成像, 设计和研发用于各种疾病诊断 的氟-18放射标2记剂已经成为非常活跃的研究领域。 参见, 例如Mercer, J.R., 氟脱氧葡萄 糖 (FDG) 之外用于肿瘤的临床正电子发射断层造影术中的分子成像剂 : 应用、 局限和潜力 (Molecular imaging age。

15、nts for clinical positron emission tomography in oncology other than fluorodeoxyglucose(FDG) : applications, limitations andpotential). 制药和药物科学杂志 (Journal of Pharmacy&Pharmaceutical Sciences)2007, 10, (2), 180-202 ; Counturier, O. ; Luxen, A. ; Chatal, J.-F. ; Vuillez, J.-P. ; Rigo, P., Hustinx, R.,。

16、 用于正电子发射断层造影术癌症成像的氟化示踪剂 (Fluorinated tracers for imaging cancer with positron emission tomography). 核医学和分子成像欧洲期 刊 (European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging)2004, 31, (8), 1182-1206 ; 和 Miller, P.W. ; Long, N.J. ; Vilar, R., ; Gee, A.D., 用于正电子发射断层造影 术的 11C、18F、15O 和13N 标记物的合成 (Synth。

17、esis of 11C, 18F, 15O, and 13N radiolabels for positron emission tomography).Angewandte Chemie,国 际 版 2008, 47, (47), 8998-9033。 0005 通过 FDG 进行癌症成像的原理是基于肿瘤细胞对能源 - 葡萄糖的贪求, 即在肿瘤 细胞中糖酵解增加。近来的报道提出谷氨酰胺 (NH2C(O)CH2CH2CHNH2C(O)OH, Gln) 也可以是 用于应激 - 糖酵解下的细胞的代谢能量源。Wise, D.R. ; Deberardinis, R.J. ; Mancuso, A. 。

18、; Sayed, N. ; Zhang, X.Y. ; Pfeiffer, H.K. ; Nissim, I. ; Daikhin, E. ; Yudkoff, M. ; McMahon, S.B. ; Thompson, C.B., Myc 调控刺激线粒体谷氨酰胺酵解的转录程序并导致谷氨酰胺 成 瘾 (Myc regulates a transcriptional program that stimulates mitochondrial glutaminolysis and leads to glutamine addiction).Proc Natl Acad Sci USA2008。 。

19、因 此, 存在研发作为代谢示踪剂的 Gln 及其类似物用于研究肿瘤代谢增加的需要。 0006 在此关注于 18F- 放射性标记的 4- 氟 -L- 谷氨酰胺 (4-FGln) 的四种非对映异构体 (18F1、 2、 3 和 4) 的合成并进一步评估其在各种类型的肿瘤细胞中的生物学特性。 0007 说 明 书 CN 102595888 A 10 2/35 页 11 0008 然而, 为了验证 18F1-4 的制备, 首先必须实现非放射性分子、 所谓的 “冷标准” 的实际合成。近来已经报道了合成各种立体定向的氟化 - 氨基酸 (F-AA) 的尝试。 Dave, R. ; Badet, B ; Me。

20、ffre, P., 谷氨酸和谷氨酰胺的 - 氟化类似物 (gamma-Fluorinated analogs of glutamic acid and glutamine). 氨基酸 (Amino Acids)2003, 24, (3), 245-261。Tolman, V. ; Sedmera, P., 4- 氟 谷 氨 酸 化 学。 第 3 章 4- 氟 谷 氨 酰 胺 和 4- 氟异谷氨酰胺的非对映异构体的制备。对 4- 氨基 -2- 氟丁酸的对映体酶处理 (Chemistry of 4-fluoroglutamic acid Part 3.Preparation of the dias。

21、tereomers of4-fluoroglutamine and 4-fluoroisoglutamine.An enzymatic access to the antipodes of 4-amino-2-fluorobutyric acid). 氟 化 学 期 刊 (Journal of Fluroine Chemistry)2000, 101, (1), 5-10。这些合成归纳在路线 1 和 2 中。 0009 路线 1 0010 0011 路线 2 0012 说 明 书 CN 102595888 A 11 3/35 页 12 0013 路线 1 中阐明的顺序仅将 4- 氟谷氨酰胺提供。

22、为四种非对映异构体的混合物, 从 4- 氟谷氨酸的混合物开始。4- 氟谷氨酸的非对映异构体需要多达 11 个步骤来制备。方案 2 中阐明的顺序用赤型 (erythro) 或苏型 (threo)4- 氟谷氨酸的外消旋混合物开始。然后 将所述外消旋体转换成外消旋赤型(erythro)或外消旋苏型(threo)的4-FGln。 单个同分 异构体不能根据路线 2 的方法制备。有意思的是, Dave 等人陈述 “值得注意的是尽管有可 用于制备 4- 氟谷氨酸的全部四种立体异构体的程序, 但还不能将 路线 2 的相同转换应 用于光学异构的纯 4- 氟谷氨酰胺的合成” 。 0014 WO2008/05278。

23、8 描述了 4- 氟 -L- 谷氨酰胺的非对映异构体混合物的制备, 其使用 含甘氨酸的希夫碱 (Schiff s base) 与 (S)-2-N-(N- 苄基丙基 ) 氨基 二苯甲酮 (BPB) 的镍络合物以及 3- 溴丁 -3- 烯酸甲酯通过金属催化合成而制备 : 0015 路线 3 0016 0017 WO2008/-62799, 实施例 1 和 2。 0018 然而, 也已经报道了 4- 氟谷氨酰胺的四种非对映异构体的每一种的单一异构体 的合成。 另外, 考虑最终目标是合成放射活性化合物, 与路线1和路线2中阐明的顺序相反, 由于 18F 原子较短的半衰期 (t 1/2 109.7 分钟。

24、 ), 在较晚阶段引入氟原子的合成是有利的。 0019 发明概述 0020 本发明涉及非对映异构体过量至少 80的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体, 以及 4- 氟谷氨酰胺的单一异构体的前体。 说 明 书 CN 102595888 A 12 4/35 页 13 0021 4- 氟 - 谷氨酰胺 0022 本发明还涉及制备 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的方法, 该方法包含在有 效形成具有至少 80非对映异构体过量的式 II 化合物的单一非对映异构体的条件下, 使 具有至少 80非对映异构体过量的式 I 化合物的单一非对映异构体与氟化剂反应一定时 间, 0023 0024 式 I 中 0。

25、025 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; 0026 R2为 C1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 0027 每个 R3独立为 -OC1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 0028 OR4为离去基团 ; 且 0029 n 为 0、 1、 2、 3 或 4 ; 0030 并且 0031 并在有效制备4-氟谷氨酰胺的单一非对映异构体的条件下使式II化合物的单一 非对映异构体与酸反应一定时间。 0032 还描述了在癌症成像中使用放射性标记的 4- 氟谷氨酰胺的单一异构体的方法。 附图说明 0033 图 1 显示化合物 1、 2、 3 和 4 在 9L 细胞中的摄取。 0034 图 2 描绘了 1 的摄取 /1。

26、00g 蛋白质。x 轴为摄取 /100g 蛋白质。 0035 图 3 描绘了注射化合物 1 的小鼠的动态小动物 PET 图像。 0036 图 4 描绘了化合物 1 在小鼠中的摄取。 说 明 书 CN 102595888 A 13 5/35 页 14 具体实施方式 0037 本发明涉及非对映异构体过量至少 80的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体。 已经发现与预先制备的非对映异构体的混合物相比, 各单一非对映异构体具有不同的再摄 取曲线。4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体下面表示为化合物 1-4。本发明还涉及具有至 少 80非对映异构体过量的 18F 标记的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体。

27、。本领域技术 人员将理解, 提到 4- 氟 - 谷氨酰胺时, 包括未标记的氟 - 谷氨酰胺和标记的, 即 18F 标记的 4- 氟谷氨酰胺。 0038 0039 优选 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构体具有 100的非对映异构体过量。然而, 在本发明的范围内, 4- 氟谷氨酰胺的一种、 两种、 或三种其它非对映异构体可与 4- 氟谷氨 酰胺的单一非对映异构体一起存在。在其它实施方式中, 所述单一非对映异构体具有至少 80的非对映异构体过量。在其它实施方式中, 所述单一非对映异构体具有至少 90的非 对映异构体过量。在其它实施方式中, 所述单一非对映异构体具有至少 98的非对映异构 体过量。 0。

28、040 本文所用的 “非对映异构体过量” 是指在组合物中期望的单一非对映异构体与其 余的非对映异构体相比, 摩尔分数之间的差。如下计算非对映异构体过量 : 0041 ( 单一非对映异构体的量 )-( 其它非对映异构体的量 )/1 0042 例如, 包含90的1和10的2、 3、 4或其混合物的组合物具有80非对映异构体 过量 (90-10)/1。包含 95的 1 和 5的 2、 3、 4 或其混合物的的组合物具有 90非对映 异构体过量 (95-5)/1。包含 99的 1 和 1的 2、 3、 4 或其混合物的组合物具有 98非 对映异构体过量 (99-1)/1。对于 1、 2、 3 或 4 。

29、的任一种可类似计算非对映异构体过量。 0043 4-氟谷氨酰胺的每种非对映异构体的定量方法也是本领域中已知的。 最优选的方 法包括高效液相色谱法 (HPLC), 优选使用手性柱, 其中在每个非对映异构体的每个峰的曲 线下面积与样品中存在的每个非对映异构体的量相关。 0044 特别关注用于制备 4- 氟 -L- 谷氨酰胺的单一非对映异构体 1 和 2 的方法, 以及相 应的 18F 标记的化合物 18F1 和 18F2 : 0045 本发明的方法包括在有效形成具有至少 80非对映异构体过量的式 II 化合物相 说 明 书 CN 102595888 A 14 6/35 页 15 应单一非对映异构体。

30、的条件下, 使具有至少 80非对映异构体过量的式 I 化合物的单一非 对映异构体与氟化剂反应一定时间 : 0046 0047 式 I 中 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; R2为 C1-6烷基或 C1-6环烷基 ; 每个 R3独立地 为 -OC1-6烷基或 C1-6环烷基 ; OR4为离去基团 ; 且 n 为 0、 1、 2、 3 或 4 ; 0048 并且 0049 在有效制备具有至少 80非对映异构体过量的 4- 氟谷氨酰胺的单一非对映异构 体的条件下, 使式 II 化合物的单一非对映异构体与酸反应一定时间。一种示例性的酸为三 氟乙酸。 0050 优选, 式 I 化合物提供为单一非对映异构体。

31、而没有另外三种非对映异构体存在。 在优选的实施方式中, 式 I 化合物的单一非对映异构体具有至少 80的非对映异构体过 量。优选, 式 I 化合物的单一非对映异构体具有至少 90的非对映异构体过量。最优选, 式 I 化合物的单一非对映异构体具有至少 98的非对映异构体过量。 0051 在某些实施方式中, 所述式 I 化合物的单一非对映异构体基本为 0052 0053 在本发明范围内,“基本” 是指仅存在一种具有至少 90、 更优选 98非对映异构 体过量的非对映异构体。 0054 在其它实施方式中, 所述式 I 化合物的单一非对映异构体基本为 0055 说 明 书 CN 102595888 A。

32、 15 7/35 页 16 0056 在还有其它实施方式中, 所述式 I 化合物的单一非对映异构体基本为 0057 0058 在再有的其它实施方式中, 所述式 I 化合物的单一非对映异构体基本为 0059 0060 具有至少80、 优选90、 最优选98非对映异构体过量的式I化合物、 特别是式 Ia、 Ib、 Ic、 和 Id 化合物的单一非对映异构体, 也在本发明的范围内。 0061 优选, -OR4为 -O- 甲苯磺酸基 (-Otosylate)(-OSO2C6H4-pCH3)。 0062 优选地, 式 II 化合物提供为单一非对映异构体而不存在另外三种非对映异构体。 如果在形成式 II 。

33、化合物中没有保持非对映异构体的纯度, 则可根据本领域已知的方法, 包 括HPLC, 来分离所述非对映异构体, 以使得式II化合物的单一非对映异构体具有至少80 的非对映异构体过量。在优选的实施方式中, 式 II 化合物的单一非对映异构体具有至少 80的非对映异构体过量。 优选, 所述式II化合物的单一非对映异构体具有至少90的非 对映异构体过量。 最优选, 所述式II化合物的单一非对映异构体具有至少98的非对映异 构体过量。 0063 在某些实施方式中, 式 II 化合物的单一非对映异构体基本为 0064 说 明 书 CN 102595888 A 16 8/35 页 17 0065 在其它实施。

34、方式中, 式 II 化合物的单一非对映异构体基本为 0066 0067 在还有其它实施方式中, 式 II 化合物的单一非对映异构体基本为 0068 0069 在再有的其它实施方式中, 式 II 化合物的单一非对映异构体基本为 0070 0071 氟化剂在本领域中已知, 本领域技术人员能够确定本质上合适的氟化剂。特别 优选的氟化剂实例包括高价硅酸盐氟化剂, 例如四丁基铵二氟三苯硅酸盐 (TBAT)Bu4N Ph3SnF2、 全氟 -1- 丁磺酰氟 (PBSF)、 三 ( 二甲氨基 ) 锍二氟三甲基硅酸盐 (TASF)。 0072 在氟化期间, 可能在 C(2) 位上差向异构, 导致损失非对映异构。

35、体过量。在这种情 况下, 使用常规的方法, 例如 HPLC, 可容易地分离非对映异构体。已经发现, 缓和氟化剂的 碱性可减少或消除差向异构的量。可用于缓和氟化剂碱性的试剂的实例包括 2- 三甲苯磺 酸和 Et3N-(HF)3。优选, 滴定所述氟化剂以调节 pH 至约 7-8。特别优选用于氟化的试剂为 TASF, 用 Et3N-(HF)3调节 pH。 0073 优选用于氟化反应的溶剂包括四氢呋喃、 二氯甲烷、 乙腈、 及其混合物。 0074 使用 18F- 标记的氟化剂将导致式 IIa、 IIb、 IIc、 和 IId 的相应18F- 标记化合物的 形成。 0075 尽管成功地导致氟的引入, 但。

36、使用特定的氟化反应条件可导致损失非对映异构体 过量。在这种情况下, 使用常规方法, 例如 HPLC, 可容易地分离非对映异构体。 0076 本文中所用的 “酸不稳定的氮保护基团”是指在氮原子上, 能够用酸除去以提 供 -NH- 的保护基团。这种保护基团在本领域众所周知。参见, 例如 Greene, T.W., Wuts, P.G.M.Greene s Protective Groups in Organic Synthesis( 有机合成中的 Greene 保护 基团 ), John Wiley&Sons, Inc., 2007。特别优选的酸不稳定的氮保护基团包括羧基保护基 说 明 书 CN 。

37、102595888 A 17 9/35 页 18 团例如叔丁氧羰基 (Boc)。 0077 本文所用的 “烷基” 是指具有 1-30 个碳, 优选数 1-6 个碳的支链或非支链的饱和 烃。 优选的烷基包括, 例如甲基、 乙基、 丙基、 异丙基、 丁基、 仲丁基、 异丁基、 叔丁基、 戊基、 异 戊基、 和己基。 0078 本文所用的 “环烷基” 是指具有 3 至 8 个碳原子, 优选 3-6 个碳的环状饱和烃。优 选的环烷基包括, 例如, 环丙基、 环丁基、 环戊基、 环己基等。 0079 本文所用的 -OR4是离去基团, 是指经历由氟离子亲核取代的基团。特别优选是其 中 OR4为 -O- 甲。

38、苯磺酸基 (-OTos、 -OS2-C6H4-CH3) 的那些。 0080 在本发明的优选方法中, 通过在氯乙酸的存在下使式 IIIa 或 IIIb 的化合物与式 IV 的化合物接触以形成式 V 化合物的非对映异构体混合物, 来制备式 I 化合物的单一非对 映异构体 : 0081 0082 本领域技术人员将易于理解, 如果原料为式 IIIa 化合物, 则式 V 化合物的非对映 异构体混合物将优选包含式 Va 和 Vb 化合物 : 0083 说 明 书 CN 102595888 A 18 10/35 页 19 0084 类似地, 如果原料为式 IIIb 化合物, 则式 V 化合物的非对映异构体混。

39、合物将优选 包含式 Vc 和 Vd 化合物 : 0085 0086 在有效形成式 VI 化合物的非对映异构体混合物的条件下使式 V 化合物的非对映 异构体混合物反应一定时间 : 0087 0088 本领域技术人员将易于理解, 如果式V化合物的非对映异构体混合物包含式Va和 Vb 化合物, 则式 VI 化合物的非对映异构体混合物将优选包含式 VIa 和 VIb 化合物 : 0089 0090 类似地, 如果式 V 化合物的非对映异构体混合物包含式 Vc 和 Vd 化合物, 则式 VI 化合物的非对映异构体混合物将优选包含式 VIc 和 VId 化合物 : 0091 说 明 书 CN 102595。

40、888 A 19 11/35 页 20 0092 在优选的实施方式中, 式 VI 化合物的非对映异构体的混合物为式 VIa 和 VIb 化合 物的混合物 : 0093 0094 然后优选通过物理分离, 将式 VI 化合物的非对映异构体混合物分离。物理分离非 对映异构体的方法在本领域中已知并且包括例如快速柱色谱法和高效液相色谱法。 根据本 发明, 将式VI化合物的非对映异构体混合物分离以提供式VI化合物的单一非对映异构体, 其具有至少 80的非对映异构体过量、 优选具有至少 90的非对映异构体过量、 最优选具 有至少 98的非对映异构体过量。 0095 在优选的实施方式中, R1为 -C(O)O。

41、-C1-6烷基或 -C(O)O-C1-6环烷基。在其它实施 方式中, R1为 -C(O)OC1-6烷基。优选, R1为 -C(O)O- 叔丁基。 0096 在其它实施方式中, R2为叔丁基。在还有的其它实施方式中, R3为 -OCH3。在其它 实施方式中, n 为 3。 0097 可将优选用 18F 标记的本发明放射性标记化合物的单一非对映异构体配制成用于 诊断患者的疾病, 特别是癌症的组合物。尽管放射性标记化合物 1、 2、 3、 或 4 可用于本发明 的诊断组合物, 但在诊断组合物中最优选的是使用化合物1和2。 可以配制这些诊断组合物 用于例如, 通过用本领域技术人员已知的载体和 / 或稀。

42、释剂配制所述组合物, 通过注射进 行非肠胃给药, 来对患者给药。 0098 在对患者给药本发明的诊断组合物后, 可以检测来自所述单一非对映异构体的 辐射作为使患者的癌症成像的手段。 这种检测的一种示例性方法是正电子发射断层造影术 (PET)。 0099 以下描述说明性地阐明所要求保护的发明, 但其并不意味着限制。 0100 由 2, 4, 6- 三甲氧苄基胺制备 2, 4, 6- 三甲氧苄基胩 (Tmob-IC)。参见路线 4。在 转换成相应的甲酰胺后, 用三光气处理, 以 70的总收率得到期望的胩。 0101 路线 4.Tmob-IC 的合成 0102 说 明 书 CN 102595888 。

43、A 20 12/35 页 21 0103 路线 5 中描绘了醛 8 的制备。在 BF3的催化下使用叔丁基三氯乙酰亚胺使部分保 护的 L- 天冬氨酸衍生物 A 酯化, 提供 97完全保护的 L- 天冬氨酸 5。通过催化氢化除去 苄基后, 两步结合还原以总收率 87得到高丝氨酸 6。随后用戴斯 - 马丁 (Dess-Martin) 氧化剂 (DESS-Martin periodinane) 氧化以 86的收率提供醛 8。 0104 路线 5. 醛中间体 8 的合成 0105 0106 制备好两个中间体 Tmob-Ic 和 8 后, 进行 Passerini 反应来组装谷氨酰胺骨架, 以 优异的收率。

44、来提供 4- 酰氧基取代的 Gln 衍生物 9。 0107 使用硫脲实现除去氯乙酰基, 以制备化合物10。 路线6.两种非对映异构体, 醇10 和 10” ( 基于 HPLC 分析为 1 1 比率 ), 示出了明显的极性差异, 并且可通过快速柱色谱法 分离。路线 7. 通过 Mosher 酯分析确定这两种醇的绝对构型。指定的构型与这两种醇的物 理特性相当。具有 (2S, 4R) 构型的醇 (10 ) 示出较高的熔点 (mp)(143-145 ), 然而, 具有 (2S, 4S) 构型的醇 (10” ) 示出较低的熔点 (mp)(58-61 )。羟基的甲苯磺酰化以 96的收 率提供甲苯磺酸酯。用。

45、高价硅酸盐氟化剂三 ( 二甲氨基 ) 锍二氟三甲基硅酸盐 (TASF) 氟 化, 以 60-70的收率提供化合物 12(12 和 12” )。用 TFA 处理产生期望的 4- 氟谷氨酰胺 (1 和 2)。 0108 路线 6.4- 氟 -L- 谷氨酰胺 13 的合成 0109 0110 路线 7.4- 氟 -L- 谷氨酰胺 1 和 2 的合成 说 明 书 CN 102595888 A 21 13/35 页 22 0111 0112 从市购的D-天冬氨酸衍生物B开始, 根据路线8阐明的顺序可完成醛8、 即化合物 8a 的对映异构体的制备。 0113 路线 8. 醛中间体 8a 的合成 0114 。

46、0115 接着, 在 Passerini 反应条件下使得醛 8a 与胩以及氯乙酸反应。用硫脲和 NaHCO3 结合的条件使获得的中间体 9a 经历脱乙酰化, 并且随后仔细地快速柱色谱分离提供两种 立体定向的、 4- 羟基取代的 D- 谷氨酰胺衍生物 10a 和 10a” 。路线 9. 进一步转化, 包括甲 苯磺酰化、 氟化和酸脱保护反应, 以可比拟的收率提供另外两种 4-FGln 非对映异构体、 氟 化的 D- 谷氨酰胺类似物 3 和 4。同样, 对于中间体 10a 、 12a 和终产物 3, 慢蒸发法提供高 质量的结晶样品。X- 射线结晶学分析法进一步鉴定这些化合物的绝对构型。 0116 路。

47、线 9. 氟原子取代的 D- 谷氨酰胺类似物 3 和 4 的合成 0117 说 明 书 CN 102595888 A 22 14/35 页 23 0118 制备 4- 氟谷氨酰胺的方法也在本发明范围内, 0119 4- 氟 - 谷氨酰胺 0120 该方法包含 : 0121 在有效形成式 II 化合物的条件下, 使式 1 化合物与氟化剂反应一定时间, 0122 0123 式 1 中 0124 R1为酸不稳定的氮保护基团 ; 0125 R2为 C1-6烷基 ; 0126 每个 R3独立地为 -OC1-6烷基 ; 0127 OR4为离去基团 ; 且 0128 n 为 0、 1、 2、 3 或 4 ;。

48、 0129 并且 0130 在有效产生 4- 氟 - 谷氨酰胺的条件下使式 II 化合物反应一定时间。 0131 在优选的方法中, 式I的化合物如下制备 : 在氯乙酸的存在下使式III化合物与式 IV 化合物接触以形成式 V 化合物 ; 并且在有效形成式 VI 化合物的条件下使式 V 化合物反 说 明 书 CN 102595888 A 23 15/35 页 24 应一定时间。 0132 0133 在某些实施方式中, 式 VI 化合物为式 VIy 和 VIz 化合物的混合物 : 0134 0135 0136 优选, 将式 VIy 和 VIz 化合物物理分离。优选的物理分离方法包括色谱法。 0137 在优选的实施方式中, R1为 -C(O)O-C1-6烷基。更优选, R1为 -C(O)O- 叔丁基。并 且优选其中 R2为叔丁基。在某些实施方式中, R3为 -OCH3。在还有的其它实施方式中, OR4 为 O 甲苯磺酸基。在还有另外的实施方式中, n 为 3。 0138 用于本发明的优选的氟化剂为三 ( 二甲氨基 ) 锍二氟三甲基硅酸盐。优选, 所述 氟化剂包含 18F。 说 明 书 。

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