一种靶向DAT的氘代正电子探针的制备与表征.pdf

收稿日期:修订日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目()江苏省自然科学基金项目()第一作者简介:胡潜岳()男汉族安徽安庆人硕士研究生主要从事放射性药物方面的研究 通信联系人:陈正平博士研究员:.合成化学 ().()/.研究论文一种靶向 的氘代正电子探针的制备与表征胡潜岳 唐 婕 方 毅 刘春仪 陈正平(.南京医科大学 药学院江苏 南京 .江苏省原子医学研究 国家卫生健康委员会核医学重点实验室江苏省分子核医学重点实验室江苏 无锡)摘要:多巴胺转运体()是许多神经退行性疾病的正电子发射断层成像()靶点 目前广泛应用的 探针 在 位易裂解出放射性代谢物影响成像准确性 本研究合成了一种新型 位烷基氘代探针有望减缓代谢提高显像准确性 合成方法为:化合物 经过氘氢交换、还原、磺酰化和亲核取代等反应得到化合物 化合物 与化合物 发生亲核取代得到化合物 化合物 经磺酰化后得到化合物 再与化合物 发生亲核取代得到化合物 最后经磺酰化得到化合物 所有化合物经过质谱和核磁表征 标记采用与 亲核取代得到探针 在磷酸盐缓冲液和胎牛血清中 内稳定存在其脂水分配系数为.有透过血脑屏障的潜力 简便的标记方法及良好的理化性质为 的 成像提供了坚实的基础关 键 词:正电子发射断层成像 氘代 合成 标记 表征中图分类号:.文献标志码:./.(.):()().().:中枢神经系统的多巴胺转运体()是许多神经退行性疾病的潜在靶点 如帕金森病()、精神分裂症和抑郁症等 脑内 数量的变化可以间接反映脑内多巴胺能神经元的变化 为了使 可视化研究者已经开发了各种成像技术 如正电子发射断层扫描()是一种无创的成像技术具有灵敏度高特异性强及安全性好的优点 而研发正电子核素(如、)标记的靶向 的分子探针进行 成像有助于对相关疾病的诊断、疗效监测和疾病机理研究目前大量 或 标记的放射性探针已被开发用于 成像 与 标记的探针相比标记的探针具有更低的正电子能量和合适的半衰期是广泛用于 成像的正电子核素 靶向 的探针 是目前国内外临床应用最广泛的 标记的正电子探针因具有半衰期适宜、亲和力和特异性高等优点被用于 和多种与多巴胺能神经变性相关的成像在临床中应用广泛 然而 在体内细胞色素酶的作用下氟丙基易代谢脱烷基而产生氟烷基代谢物这些放射性代谢产物能够进脑从而影响 成像的准确性 因此开发出体内稳定性高、靶向性好的 探针将有助于 技术对脑内 进行精准成像和定量分析从而更有利于对 相关疾病的基础与临床研究将药物易代谢物部位的 用 取代从而制得氘代药物能够降低药物在体内的代谢速度提高体内稳定性改善药代动力学 氘代技术已在某些药物(例如)取得了成功的应用 在放射性药物领域已有文献报道了几个成功的氘代探针 基于此本研究利用氘代策略设计并合成了一种 的氘代结构()预期新氘代探针在保持 靶向性的同时还能减缓探针的体内代谢速度减少放射性代谢产物的产生从而提高 显像的准确性 化学合成方法为:利用丙二酸二乙酯(化合物)在重水中通过氘氢交换得到化合物 用氘代氢化铝锂还原化合物 得到氘代丙二醇(化合物)化合物 再经过磺酰化制得磺酸酯(化合物)化合物 和四丁基氟化铵()发生亲核取代反应得到化合物 化合物 与化合物 反应得到非放射性靶向 的化合物()化合物 经磺酰化反应后得到化合物 化合物 与化合物 进行亲核取代反应得到化合物 再与甲基磺酸酐发生磺酰化反应得到标记前体化合物 采用质谱、核磁共振氢谱、碳谱和氟谱对合成的中间体、非放射性化合物与标记前体化合物进行了结构表征 利用前体化合物 与在碱性环境中进行一步法标记得到放射性探针()利用放射性 测定了其放射性化学纯度并验证放射性探针的结构 本文还测定了探针在磷酸盐缓冲液()和胎牛血清()中的体外稳定性用摇瓶法测定了 脂水分配系数()为探针后续体内生物活性研究提供基础 实验部分.仪器与试剂 型核磁共振仪(溶剂:氘代氯仿内标物:四甲基硅烷)型电子喷雾离子质谱仪住友 型回旋加速器 型高效液相色谱仪 型半制备型高效液相色谱仪 型双通道紫外可见光检测器 型放射检测器丙二酸二乙酯(化合物)、重水()、氘代氢化铝锂()、对甲苯磺酰氯()、二甲氨基吡啶()、吡啶()、四丁基氟化铵()、甲基磺酸酐()、甲基丁醇合 成 化 学 .图 非放射性化合物()的合成路线 ()图 标记前体化合物 的合成路线 ()均购自安耐吉化学试剂有限公司乙醚(分析纯)、正己烷(分析纯)、乙酸乙酯(分析纯)、四氢呋喃()、甲苯(分析纯)、二氯甲烷(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司乙腈(色谱纯)、甲醇(色谱纯)、三乙胺(色谱纯)、三氟乙酸(色谱纯)均购自北京百灵威科技有限公司甲酯基(碘苯基)去甲基托烷(化合物)参照文献 自制.合成非放射性化合物 和标记前体化合物 的合成路线如图 所示()化合物 的合成化合物 参照文献步骤合成在丙二酸二乙酯(化合物 .)的(.)加入无水碳酸钾(.)反应液在室温下搅拌 反应结束后用乙醚萃取有机相用无水硫酸钠干燥除去溶剂后得到.化合物:无色透明液体产率():()()():()/:()化合物 的合成化合物(.)的 /溶液在 下 缓 慢 滴 加 到./(.)的 溶液中反第 期 胡潜岳等:一种靶向 的氘代正电子探针的制备与表征应液加热回流 室温下搅拌过夜 缓慢滴加./氢氧化钠的(.)溶液过滤沉淀乙醚洗涤滤液除去溶剂后得到.淡黄色油状液体化合物 产率()化合物 的合成根据文献报道的方法合成化合物 将化合物(.)、(.)和(.)溶于(.)中在 下滴加(.)的(.)溶液反应液升至室温搅拌 加饱和 溶液(.)淬灭反应(.)萃取有机相用无水硫酸钠干燥过滤除去溶剂后得到白色固体在 下用乙醇重结晶得到化合物:白色固体.产率():()()()():/:()化合物 的合成将化合物(.)溶于(.)中滴加(.)加热至 反应 除 去 溶 剂 后 利 用 硅 胶 柱 层 析(正己烷 乙酸乙酯 )分离纯化得到.化合物:无色透明液体 产率 ():()()()():()()()()():/:()化合物 的合成将化合物(.)、化合物(.)、(.)溶于.甲苯中在 下反应 除去溶剂后通过柱层析(乙醚 正己烷 三乙胺.)分离纯化得到.化合物:白色固体产率 ():()()()()()()()()():():/:()化合物 的合成根据文献报道的方法合成化合物 在 下向化合物(.)的(.)溶液滴加(.)和吡啶(.)的(.)溶液反应液升至室温搅拌 加饱和 溶液(.)淬灭反应(.)萃取有机相用无水硫酸钠干燥过滤除去溶剂后通过硅胶柱层析(正己烷 乙酸乙酯 )纯化得到.化合物:无色透明油状液体产率 ():()()()()():()()()/:()化合物 的合成将化合物(.)、化合物(.)、()溶于(.)中于 加热回流 除去溶剂后加(.)溶解残余物再用 氢氧化钠(.)洗涤收集有机相除去溶剂后干燥得到.化合物:淡黄色油状液体产率():()()()()()()()()()()():.合 成 化 学 ./图 标记前体化合物 的高效液相色谱和质谱谱图 图 标记前体化合物 的 谱图 /:()化合物 的合成将化合物(.)溶解在(.)中加入甲基磺酸酐(.)搅拌 后用高效液相色谱监测 反应完全后加入.乙醚沉淀除去分离出的悬浊液残余物用.的 溶解再次加入乙醚重复洗涤 次 将残余物真空干燥得到.甲磺酸盐前体化合物:白色固体产率 ():()()()()()()()()()()()(第 期 胡潜岳等:一种靶向 的氘代正电子探针的制备与表征图 标记前体化合物 的 谱图 图 探针 的放射合成路线 )():/:标记前体化合物 的高效液相色谱和质谱如图 所示 根据图 中标记前体化合物 的核磁共振氢谱所知 值为 ()()处的信号峰为甲磺酸盐上的氢图 中核磁共振碳谱 值为 处的信号峰对应甲磺酸盐上的碳.探针 的放射性合成探针 的放射性合成路线如图 所示回旋加速器产生 离子经氮气传输被吸附在阴离子交换柱()上用.淋洗液(含 和 的 乙腈水溶液)洗脱离子至反应管中乙腈干燥 次后加入 标记前体化合物(溶解于 和.中)反应 反应结束后采用半制备型 分离液相条件为甲醇 水 三乙胺.()接峰组分用水稀释通过 柱吸附标记探针洗去多余的 离子再用.乙醇淋洗进西林瓶即得纯化后探针 的乙醇溶液 取探针()与化合物()共进样用配备放射性检测器和紫外检测器的 分析其结构和放射性化学纯度.探针 的体外稳定性测定采用放射性 测定体外稳定性 取适量探针分别与(.)和 在 下孵育不同时间()在每个时间点取样稀释至浓度为 /取 进样利用放射性 分析放射性化学纯度 条件为甲醇 水 三氟乙酸.()合 成 化 学 ./图 化合物 与探针 共进样的 谱图 /图 分析探针 在 和 中的稳定性 .探针 的脂水分配系数测定取探针()加入到含有正辛醇(.)和(.)的离心管中室温下涡旋振荡 离心(/)后分别取正辛醇(.)和(.)于 计数管中测定放射性计数()取.正辛醇相加入到含正辛醇(.)和(.)的离心管中 重复上述操作 次根据公式 (正辛醇/)计算得到探针的脂水分配系数结果用平均值 标准差表示 结果与讨论.标记前体化合物 的化学结构分析标记前体化合物 通过质谱和高效液相色谱进行初步表征结果如图 所示 保留时间为 纯 度 大 于 质 谱 峰 分 子 量.对应 的分子离子峰 通过 和 进一步证明了标记前体化合物 的结构结果如图 所示.探针 的放射性化学分析采用前体化合物 进行一步法 标记经过半制备和 纯化得到探针 探针 与化合物 共进样结果如图 所示探针 的保留时间与非放射性对照化合物 保留时间一致且探针结构正确放射性化学性纯度大于 放射性化学产率为 该标记方法可应用于市售的 多功能合成模块进行一步法自动化标记有利于临床上放射性药物的生产和应用.探针 的体外稳定性良好的探针体外稳定性有利于体内生物学活性的研究探针 体外稳定性结果如图 所示探针 在 和 中 内仅有 个明显的色谱主产品峰未见其它放射性杂质表明探针 在 和 中有较好的稳定性有利于探针进一步的体内生物学研究.探针 的脂水分配系数脑显像探针的亲脂性是保证药物透过血脑屏障的重要因素之一研究表明脂水分配系数系数在.之间易于透过血脑屏障 本文研制的探针 的 值为.表第 期 胡潜岳等:一种靶向 的氘代正电子探针的制备与表征明探针 亲酯性较好有透过血脑屏障的潜力 结论本文采用氘代合成策略实现了一种 探针 的 氘 代 结 构 ()的合成 首先合成非放射性对照化合物 和标记前体化合物 再利用 亲核取代法标记制备了高纯度的放射性探针 体外理化性质测定结果表明:探针具有较好的体外稳定性和亲酯性 简便的标记方法和良好的理化性质为探针 进一步的体内生物活性研究提供了坚实的基础参考文献 .():.:.():.():.():.:.():.()().():.():.():.():.():.():.方平陈正平周翔.多巴胺转运蛋白显像剂 的合成及碘标记.核技术():.(.():.():.():.():.():.合 成 化 学 .