[0001] 本发明涉及用于纯化18F-标记的胆碱类似物的简便方法。该简化允许所述放射性示踪剂合成的更容易的自动化。

[0002] 正电子发射断层摄影

[0003] 正电子发射断层摄影(PET)是成像方法，其用于获得身体中的生理学过程的定量分子和生物化学信息。目前所用的最常见的PET放射药剂是[18F]-氟脱氧葡萄糖([18F]-FDG)，即放射性标记的葡萄糖分子。用[18F]-FDG进行PET成像允许使得葡萄糖代谢可视化并且具有宽范围的临床指征。在正电子发射体中，18F是目前在临床环境应用最广泛的。由于增加的规定压力，目前放射药剂通常制备在即用盒中组装的单次使用组分上。

[0004] 18F-标记的胆碱类似物(数据来自MICAD数据库)

[0005] 胆碱是细胞膜中磷脂的重要组分。代谢增加的组织将导致增加的胆碱摄取。在细胞中，胆碱通过胆碱激酶类(CHK)磷酰化为磷酰胆碱，并且在数个生物合成过程之后，最终整合入磷脂当中(Zeisel S.H.,Blusztajn J.K.Choline and human nutrition.Annu Rev Nutr.1994；14:269-96.)。因为肿瘤细胞具有高代谢速率，其胆碱摄取是较高的，目的是满足在其细胞膜中合成磷脂的要求(Podo F.Tumour phospholipid metabolism.NMR Biomed.1999；12(7):413-39.)。

[0006] 使用[11C]胆碱的正电子发射断层摄影(PET)已经报告用于脑肿瘤、前列腺癌、肺癌和食管癌的检测和鉴别诊断中(Hara T.[11C]-choline and 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose in tumor imaging with positron emission tomography.Mol Imaging Biol.2002；4(4):267-73.)。然而，[11C]胆碱具有肝、肾和脾中的高摄取。[18F]-标记的胆碱类似物最初合成为[18F]氟乙基胆碱以代替[11C]胆碱作为PET示踪剂，原因在于11C的物理半衰期较短(Hara T.,Yuasa M.Automated synthesis of fluorine-18labeled choline analogue:2-fluoroetheyl-dimethyl-2-oxyethylammonium.J Nucl Med.1997；
38Supplement:44P.)。尽管18F具有更长的半衰期(110分钟)，[18F]氟乙基胆碱显示在膀胱中的快速蓄积，使得其较不希望地用于成像前列腺癌和骨盆淋巴结。因此，[18F]氟胆碱(FCH)被构思为是比[18F]氟乙基胆碱更佳的生物学类似物(DeGrado T.R.,Coleman R.E.,Wang S.,Baldwin S.W.,Orr M.D.,Robertson C.N.,Polascik T.J.,Price D.T.Synthesis and evaluation of 18F-labeled choline as an oncologic tracer for positron emission tomography:initial findings in prostate cancer.Cancer Res.2001；61(1):110—7.)。FCH PET研究显示在患前列腺癌、乳腺癌和脑肿瘤患者的恶性肿瘤中的高摄取(DeGrado T.R.,Baldwin S.W.,Wang S.,Orr M.D.,Liao R.P.,Friedman H.S.,Reiman R.,Price D.T.,Coleman R.E.Synthesis and evaluation of(18)F-labeled choline analogs as oncologic PET tracers.J Nucl Med.2001；42(12):1805-14；Hara T.,Kondo T.,Hara T.,Kosaka N.Use of 18F-choline and 11C-choline as contrast agents in positron emission tomography imaging-guided stereotactic biopsy sampling of gliomas.J Neurosurg.2003；99(3):474-9.)。

[0007] 合成方法

[0008] 标准的方法牵涉气态中间体：

[0009] [18F]胆碱一般合成自[18F]氟溴甲烷和二甲基乙醇胺(DMEA)，其放射化学纯度大于98％并且合成和纯化的放射化学收率(未校正衰变)是大约20-40％。(DeGrado T.R.,Coleman R.E.,Wang S.,Baldwin S.W.,Orr M.D.,Robertson C.N.,Polascik T.J.,Price D.T.Synthesis and evaluation of 18F-labeled choline as an oncologic tracer for positron emission tomography:initial findings in prostate cancer.Cancer Res.2001；61(1):110-7.) 在 D.Kryza 等 人 (Fully automated[18F]fluorocholine synthesis in the TracerLab MXFDG Coincidence synthesizer.Nucl.Med.Biol.35(2),2008:255-260)中，[18F]氟胆碱制备如下：用[18F]氟溴甲烷(BrCH2F)使得DMAE N-烷基化，随后在CM柱上纯化。

[0010] FCH合成的又一自动化方法实现如下：形成[18F]三氟甲磺酸氟甲酯，并将[18F]三氟甲磺酸氟甲酯与DMEA在Sep-Pak柱上反应。获得完成化学品需要的总时间是30分钟。放射化学收率(经衰变校正的)是80％，其放射化学纯度和化学纯度>98％。(Iwata R.,Pascali C.,Bogni A.,Furumoto S.,Terasaki K.,Yanai K.[18F]fluoromethyl triflate,a novel and reactive[18F]fluoromethylating agent:preparation and application to the on-column preparation of[18F]fluorocholine.Appl Radiat Isot.2002；57(3):347-52.)

[0011] 备择方法用二甲苯磺酸酯作为前体：

[0012] G.Smith等人(Nucl Med Biol.2011Jan；38(1):39-51)已经对通过用[18F]氟溴甲烷或[18F]甲苯磺酸氟甲酯来烷基化有关前体即DMEA来合成[18F]氟胆碱进行了比较。用[18F]甲苯磺酸氟甲酯来烷基化经证实是最可靠的放射合成路线。

[0013] 在WO 2005/009928中，J.Lim已显示以2-步反应来制备[18F]FCH：用[18F]氟化物氟化二甲苯磺酰基甲烷，随后与[18F]氟甲烷甲苯磺酸酯和二甲基乙醇胺进行烷基化反应，其中[18F]FCH用二氧化硅Sep-Pak柱纯化(编号WAT023537,Waters Corporation,Milford,MA)。用乙醇和水洗涤柱，除去全部杂质，用2％乙酸洗脱[18F]FCH。用AG 4-X4弱碱性离子交换树脂柱除去乙酸(143-3341,Bio-Rad Laboratories,Inc.,Hercules,CA)。

[0014] G.Pascali等人(Dose-on-demand of diverse 18F-fluorocholine derivatives through a two-step microfluidic approach.Nucl.Med.Biol.38(5),2011:637-644)显示的是，放射性标记步骤导致形成两种[18F]-标记种类，其中包括[18F]氟甲烷甲苯磺酸酯。尽管该方法使用非气态中间体，并未进行或提出纯化方法来消除该反应路径所导致的杂质和副产物。Beyerlein等人已经证实第二化合物是[18F]-标记的甲苯磺酰氟(Beyerlein et al,J.Label Compd.Radiopharm.Vol 56(14),2013)。

[0015] 最近(Rodnick et al,Applied Radiation and Isotopes 78(2013)26-32)展示的是，在季铵化反应、例如甲烷二甲苯磺酸酯与DMAE反应期间在存在冷却的情况下产生杂质；特别是在进行一锅标记和季铵化的情况下，这些杂质存在于最终产物当中。这些杂质必须被消除，直至最近施行可靠纯化的仅有方法是高压液相色谱法。

[0016] 待解决的问题

[0017] [18F]胆碱已显示是最佳的18F-标记的胆碱类似物。然而，最为广泛使用的用于该示踪剂的合成路径牵涉气相色谱法步骤，也即处理放射性的气态化合物。这种气相色谱法步骤的施行非常冗繁，在单次使用的基于盒子的系统上特别如此；并且可能的泄露使得该放射药剂的制备具有危险性。从而，高度希望的是备择的合成方法。

[0018] 在备择对象当中，已提出通过用非气态季铵化剂来使用非气态合成路径，例如使用[18F]-甲苯磺酸氟甲酯，但是这些备择路径仍然需要进行最终产物的HPLC纯化，原因在于散装产物中存在不希望的杂质。由于放射性同位素的短寿命，纯化方法是放射药剂制备中的关键方面。因此，如果能够避免长期且非一次性的HPLC纯化步骤，则会成为巨大的益处。所选方法也必须足够有效和可靠以确保高水平的放射化学纯度。

[0019] 发明目的

[0020] 本发明旨在使得用于合成18F-标记的胆碱类似物的非气态路径、即甲烷二甲苯磺酸酯路径容易自动化，其中允许进行一锅合成，同时避免需要粗制18F-标记的胆碱类似物的HPLC纯化。附图说明

[0021] 图1代表在SPE纯化之前的[18F]FCH合成实施例的杂质色谱图。

[0022] 图2代表在SPE纯化之后的[18F]FCH的相同合成实施例的杂质色谱图。

[0023] 本发明方法允许用非气态合成路径(相对于采用[18F]溴氟甲烷的牵涉气相色谱法步骤的路径)制备的18F-标记的胆碱类似的纯化，其借助使用可靠的最终合成散装产物的固相萃取(SPE)纯化步骤。此外，所得示踪剂溶液可容易地注射至患者。其带来两个优势：制备持续时间的减少，其引起总收率的增加；和合成放射药剂所需的自动化设备的简化。尤其是，任何HPLC纯化步骤的禁止促进合成的自动化。非气态合成路径可以牵涉烷基化剂，其具有离去基团比如甲苯磺酸酯基团，甲磺酸酯基团和三氟甲磺酸酯基团。

[0024] 根据本发明，在非离子固体载体上进行18F-标记的胆碱类似物合成散装物料的纯化过程。该固体载体具有的特征是，在水溶液中保留季铵化产物和非极性产物(比如前体)但不保留18F-标记的胆碱类似物。

[0025] 根据本发明，方法的纯化过程进行如下：将[18F]-标记的胆碱类似物溶液通过含有固体载体的固相萃取柱。杂质捕集在修饰的固体载体上，同时不保留18F-标记的胆碱类似物。

[0026] 在本发明的某些实施方式中，固体载体选自固相萃取树脂和液相色谱法树脂的组，所述固相萃取树脂和液相色谱法树脂由极性相和非极性相组成，所述极性相和非极性相是用下述官能化的或由下述构成的：包含1至30个碳原子的烷基链，聚苯乙烯，聚(二乙烯基苯)，聚(苯乙烯-二乙烯基苯)，苯基，聚酰胺，氨基丙基(NH2)，氰基丙基(CN)，醇或二元醇，羧甲基，羟基化的聚(苯乙烯-二乙烯基苯)，二乙基氨基乙基，季铵基乙基，磺基丙基等。

[0027] 在本发明的某些优选实施方式中，固体载体选自固相萃取树脂和液相色谱法树脂，其具有中等的极性/非极性和/或亲水/亲油特性。这些特性一般来自二乙烯基苯和/或苯乙烯的共聚，或预先形成的珠粒通过与共聚单体(乙烯系化合物)共聚所进行的表面官能化，所述珠粒是由二乙烯基苯和苯乙烯的(共)聚合物构成的。用于共聚或表面官能化的适宜的乙烯系化合物包括乙烯基吡咯烷酮，乙酸乙烯酯，(甲基丙烯酰基氧基甲基)萘，4,4'-二(马来酰亚胺基)二苯基甲烷，p,p'-二羟基二苯基甲烷二缩水甘油基甲基丙烯酸的酯，p,p'-二羟基二苯基丙烷二缩水甘油基甲基丙烯酸的酯，2-羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，2,2-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)，二甲基丙烯酸亚乙基酯缩水甘油基甲基丙烯酸酯，N-乙烯基咔唑，丙烯腈，乙烯基吡啶，N-甲基-N-乙烯基乙酰胺，氨基苯乙烯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，N-乙烯基己内酰胺，N-甲基-N-乙烯基TM乙酰胺。这些固体载体的商品名是Waters的 HLB，Mallinckrodt 的H2O-Philic TM TM TM
DVB， 的J.T. Waters Porapak RDX，Strata-X 和Synergi 极
性-RP等。

[0028] 在本发明的某些实施方式中，固体载体选自固相萃取树脂和液相色谱法树脂的组，所述固相萃取树脂和液相色谱法树脂具有中等的极性/非极性和/或亲水/亲油特性TM比如石墨化的碳相。这些固体载体的商品名是来自Thermo Electron Corp.的Hypercarb和Alltech的Carbograph。
实施例

[0029] 该实施例显示的是，如何能够用 Strata-XTM柱清洁来自采用下述合成路径的[18F]FCH合成的散装产物，所述柱含有反相官能化的聚合物吸着剂，其在剧烈的高度有机的洗涤条件下提供中性、酸性或碱性化合物的强保留。该吸着剂依赖3种保留机理：成pi-pi键，成氢键(偶极子-偶极子相互作用)和疏水的相互作用。

[0030]

[0031] [18F]FCH以两个主要化学步骤制备自原料亚甲基二(甲苯-4-磺酸酯)。该试剂与[18F]氟化物反应以提供[18F]氟亚甲基甲苯-4-磺酸酯。允许该化合物与二甲基氨基乙醇(DMAE)反应，提供[18F]FCH。粗制溶液在阳离子交换柱上纯化，[18F]FCH捕集在阳离子交换柱上。然后，从柱洗脱[18F]FCH，通过纯化柱直接到达散装产物小瓶。

[0032] 得自上述制备路径的[18F]FCH显示杂质的存在，其是得自DMAE与亚甲基二(甲TM苯-4-磺酸酯)之间反应的季铵化产物。在SPE( Strata-X )纯化之前
和之后获得的色谱图分别提供于图1和图2。这展示本专利中描述的纯化方法消除这些季铵化杂质的能力。