使用固体载体清除剂纯化放射性标记产物的方法

本发明涉及纯化放射性标记示踪剂的新方法，特别是纯化能适合 用作正电子发射X线断层摄影术(PET)放射示踪剂的18F-和11C-标 记的化合物，或特别是能适合用于PET成像或SPECT成像或放射性 疗法的放射性碘化合物。也要求保护适合执行纯化方法的自动化放射 合成设备，和为此的一次性的或可移动的盒子。

临床意义化合物的放射性合成通常使用无放射性有机前体，其数 量大大超过所用放射性标记试剂的数量。过量前体必须在放射性标记 化合物能被用于临床前从反应混合物中移出，按照惯例这是通过例如 高效液相层析(HPLC)的色谱方法进行。受大部分临床所用放射性 同位素半衰期的限制，希望尽可能快地完成放射性合成和纯化。例如， 18F半衰期是110分钟，因此PET所用18F标记的示踪剂在临床使用 的一个小时内合成并纯化。因此，需要快速有效的纯化技术。

本发明提供了将放射性标记化合物从其前体中快速和化学选择性 地分离出的方法。

根据本发明的整体方面，提供了一种纯化放射性标记产物的方 法，其包括使用式(IV)的固体载体结合的清除基团：

其中Z是清除基团，SP是固体载体。

本发明进一步的方面中，提供了一种方法，所述方法包括下列步 骤：

(a)将式(III)的放射性标记产物和过量式(I)前体的溶液相 混合物：

其中XY是官能团，R＊是放射性同位素或放射性标记部分； 与式(IV)化合物接触：

其中Z是清除基团；

如此式(IV)和式(I)化合物可以互相形成共价键；

(b)从溶液相中分离出纯化的式(III)的放射性标记产物。 式(III)的放射性标记产物适合含有一种18F-标记，例如是2- 氟-2-脱氧-D-葡萄糖([18F]-FDG)，6-氟-L-DOPA([18F]-FDOPA)，3’- 脱氧-3’-氟胸腺嘧啶脱氧核苷([18F]-FLT)，[18F]氟代酪氨酸，5-[18F] 氟尿嘧啶，5-[18F]氟胞核嘧啶，2-(1，1-二氰基丙烯-2-基)-6-(2-氟乙 烷基)-甲基氨基-荼([18F]FDDNP)，2-氟(2(S)-氮杂环丁烯基甲 氧基)嘧啶，5-氟(2(S)-氮杂环丁烯基甲氧基)嘧啶，和6-氟(2 (S)-氮杂环丁烯基甲氧基)嘧啶，N-琥珀酰亚胺基-4-[18F]氟化安息 香酸([18F]-SFB)，一种18F-标记的氨基酸例如[18F]-1-氨基-3-氟环丁 烷-1-甲酸([18F]-FACBC)，一种18F-标记的苯并噻唑例如国际专利 申请WO02/16333所述的那些，一种[18F]氟托烷例如2β-甲酯基-3β- (4-[18F]氟苯基)托烷([18F]CFT)或N-[18F]氟丙基-2β-甲酯基-3β-(4- 碘苯基)去甲托烷([18F]FP-CIT)，[18F]FETNIM，[18F]多巴胺，一 种18F-标记的肽例如促生长素抑制素类似物，例如奥曲肽，铃蟾肽， 血管活性肠内肽，趋药性肽类似物，α-黑素细胞刺激激素，神经降压 素，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽和其类似物，人类前胰岛素连接肽， 内皮素，血管紧缩素和甲酸基-正亮氨酰基-亮氨酰基-苯丙氨酰基-正亮 氨酰基-酪氨酰基-赖氨酸，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽和其类似物，例 如国际专利申请WO01/77415和WO03/006491所述的那些，或其任 一的被护衍生物更适合。

做为选择，式(III)的放射性标记产物含有一种11C-标记，例 如是[11C]雷氯必利，[11C-羧基]L-DOPA，[11C-羧基]5-羟色氨酸， [11C]-WAY-100635，[11C]-丙炔苯丙胺，[11C]苯肾上腺素，[11C]FLB457， [11C]SCH23390，[11C]SCH39166，[11C]-NNC112，[11C]NNC756， [11C]MDL100907，[11C]DSAB，[11C]PK11195，[11C]GR205171， [11C]RTI-32，[11C]CIT，[11C]CFT，[11C]氟马西尼，[11C]-二丙诺啡， [11C]-美托咪酯，[11C]SCH442416，[11C]卡芬太尼，或一种11C-标记 的苯并噻唑例如国际专利申请WO02/16333所述的那些，或其任一的 被护衍生物。

做为选择，式(III)的放射性标记产物含有一种例如131I，123I，124I， 122I或125I的放射性碘标记，例如是2-β-甲酯基-3-β-(4-碘苯基)-8-(3-氟 丙基)-去甲托烷或其被护衍生物。

式(III)的放射性标记产物包括与所给生物目标(例如改良药 pharmacaphore或肽)有亲和力的分子片段载体部分和由R＊表示的 放射性同位素或放射性标记部分。

式(I)的前体包括与式(III)放射性标记产物相同的载体，但 是有如下所述的官能团-XY。

许多放射合成包括式(I)前体的放射性烷化例如[11C]烷化，或放 射性卤化例如[18F]氟化或[18F]氟烷化。用式(II)的放射性同位素或 放射性标记试剂处理前体带来了含所要式(III)放射性标记产物混合 物的上升和未反应式(I)前体的过量。因此，式(I)前体含有官能 团-XY，其能如方案1所示与式(II)的放射性同位素或放射性标记 试剂反应。官能团-XY适合是离去基团例如一种磺酸盐酯，优选甲磺 酰基，甲苯磺酰基，nosyl，或是三甲铵盐或是能与式(II)的放射性 标记试剂上的部分发生特定部位反应以形成稳定共价键的官能团，并 且优选选自醛，酮，氨基氧基，酰肼，肼，α-卤代乙酰和硫醇组成的 组。

式(IV)化合物中，清除基团Z适合是异氰酸酯，异硫氰酸酯， 硫醇，肼，酰肼，氨基氧基，1，3-偶极，醛或酮，例如本发明以下更 特殊方面所述的那些。

方案1

R＊＝放射性同位素或放射性标记部分

XY＝官能团Y＝离去基团

Z＝清除基团，为XY选择

在式(IV)化合物和本发明以下更特殊的方面中，SP表示的固 体载体可以是任何适合的固体相载体，其在任何溶剂中都不溶解以用 于本方法但连接基团和/或清除基团Z能与其共价结合。适合的固体 载体的例子包括聚合物例如聚苯乙烯(其可被嵌段接枝，例如用聚乙 二醇)，聚丙烯酰胺，开环置换聚合(ROMP)聚合物，或聚丙烯或 玻璃或用这样聚合物覆盖的硅。固体载体也可以是琼脂糖基用适合官 能团修饰或来自其它已知的聚合色谱介质包括离子交换树脂或C18反 相介质。固体载体可以是小离散颗粒的形式例如珠子或钉，或当作筒 内表面或微型容器上的涂层。

在式(IV)化合物和本发明以下更特殊的方面中，“连接基团” 可以是任何适合的有机基团其用于将清除基团Z与固体载体结构有效 隔开来为了最大程度的反应。连接基团适合包括0至4个芳基基团(苯 基适合)和/或一个C1-6烷基或C1-6卤烷基(C1-6氟烷基适合)，和任选 1至4个另外的官能团例如一种酰胺或磺胺基团。在一个优选实施方 案中，连接基团是聚乙二醇包含部分。

式(IV)化合物可由本领域技术人员所知的方法制备(回顾这样 的方法，参见Stabile-Harris和Ciampoil；Laboratory Automation in the Chemical Industries，111-32(2002))或商用，例如从Novabiochem (Merck Biosciences Ltd，Nottingham UK)或从Argonaut(Mid Glamorgan，UK)

纯化可以通过在一个容器中将式(IV)的固体载体结合的清除基 团与含式(III)放射性标记产物的溶液相混合物混合再经过过滤分离 出合成的固体相来进行。做为选择，式(IV)的固体载体结合的清除 基团特别适合在自动化合成设备中被使用，式(IV)的固体载体结合 的清除基团可装在含式(III)放射性标记产物的溶液相混合物通过的 容器中。含式(III)放射性标记产物的溶液相混合物可以连续流动经 过式(IV)的固体载体结合的清除基团，例如以0.1ml/分钟至100ml/ 分钟之间的流速，或分批，以致于允许发生纯化的在固体相上的有效 滞留时间。如本领域技术人员所理解，式(IV)的固体载体结合的清 除基团可在任何合适的容器里保存例如塑料或金属柱，药筒，或注射 器筒。纯化方便在周围温度下进行，但是非极限提高的温度的使用(例 如高至120℃，但优选高至约80℃)能提高萃取效率。如果温度太高， 可能危及式(IV)的固体载体结合的清除基团和/或式(III)放射性 标记产物的稳定性。

本发明进一步的方面，提供了一种纯化放射性标记产物的方法其 包括使用固体载体结合异氰酸酯或异硫氰酸酯清除基团。此方法包括 步骤：

(a)将式(IIIa)的放射性标记产物和过量式(Ia)前体的溶液 相混合物：

其中R1是C1-6烷基，R＊是[11C]-C1-6烷基，例如-11CH3或[18F]氟代 C1-6烷基或[18F]氟代C6-12芳基；

与式(IVa)化合物接触：

其中R2是氧或硫

如此式(IVa)和式(Ia)化合物可以互相形成共价键；和

(b)从溶液相中分离出纯化的式(IIIa)的放射性标记产物。

式(IVa)和式(Ia)化合物反应形成相应的式(Va)的脲或硫 脲：

其中R1和R2分别式(Ia)和式(IVa)化合物中定义的。

使用式(IVa)化合物的纯化方法可在例如10至120℃的非极限 温度下进行，适合在周围温度至80℃下及使用惰性溶剂例如二甲苯、 N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或氯仿。

本发明的此方面中，式(IIIa)化合物适合是一种11C-标记的叔 胺例如[11C-CH3]-2-嘧啶-4-某基-喹啉-8-甲酸(2-二甲基氨基-乙基)- 酰胺，[N-11C-甲基]二甲基苯乙基胺，或[11C]DASB，以及式(Ia)的 前体是相应的仲胺例如2-嘧啶-4-某基-喹啉-8-甲酸(2-甲基氨基-乙 基)-酰胺。

本发明进一步的方面中，提供了纯化放射性标记产物的方法其包 括使用固体载体结合硫醇清除基团。此方法包括步骤：

(a)将式(IIIb)的放射性标记产物和过量式(Ib)前体的溶液 相混合物：

其中(i)官能团-式(Ib)化合物中的XbYb是-OSO2R3其中R3 是C1-15烷基或C1-10烷基芳基并且R3任选被卤素取代(优选氟)，例如 R3是甲基，对甲苯，三氟甲基，以及式(IIIb)化合物中的R*b是放 射性卤素例如放射性氟(例如18F)或放射性碘(例如123I，124I，或125I) 或放射性溴(例如76Br)；或

(ii)官能团-式(Ib)化合物中的XbYb是-C(O)CH2Cl以及式 (IIIb)化合物中的R*b是-S-Lb-nF其中Lb是一个任选包括1至10 个杂原子的C1-30烃基连接基团；以及nF是氟的放射性同位素例如18F；

与式(IVb)化合物接触：

其中R4是氢；

如此式(IVb)和式(Ib)化合物可以互相形成共价键；

(b)从溶液相中分离出纯化的式(IIIb)的放射性标记产物。

式(IVb)和式(Ib)化合物反应形成相应的式(Vbi或Vbii) 化合物：

使用式(IVb)化合物的纯化方法可在例如10至120℃的非极限 温度下进行，适合在周围温度至80℃下及使用惰性溶剂例如二甲苯， N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，DMSO，乙腈或氯仿。优选溶剂是含水 缓冲液或乙腈与水或乙醇与水的混合物。

本发明进一步的方面中，提供了纯化放射性标记产物的方法其包 括使用固体载体结合氨基清除基团。此方法包括步骤：

(a)将式(IIIc)的放射性标记产物和过量式(Ic)前体的溶液 相混合物：

其中官能团-式(Ic)化合物中的XcYc是一种醛或酮，以及式 (IIIc)化合物中的R＊c是＝N-W-连接基团-F其中W是C1-15烷基或 C7-15芳基，与式(IVc)化合物接触：

其中Zc选自-NH2，肼，酰肼，氨基氧基，苯基肼，氨基脲，或 氨基硫脲；

如此式(IVc)和式(Ic)化合物可以互相形成共价键；和

(b)从溶液相中分离出纯化的式(IIIc)的放射性标记产物。

式(IVc)和式(Ic)化合物反应形成相应的式(Vc)化合物：

其中A是氢，C1-6烷基或芳基(例如苯基)和B是-CO-NH-，-NH-， -O-，-NHCONH-，或-NHCSNH-。

本发明的此方面中，式(IIc)化合物具有式NH2-W-连接基团-F 其中W如前所述，F优选18F，式(IIIc)化合物适合是18F标记的化 合物例如一种肽或药物物质，式(Ic)前体是相应的醛或酮。

使用式(IVc)化合物的纯化方法可在例如10至120℃的非极限 温度下进行，适合在周围温度至80℃下及使用惰性溶剂例如二甲苯， N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，DMSO，乙腈或氯仿。优选溶剂是含水 缓冲液或乙腈与水或乙醇与水的混合物。

本发明此方面进一步的实施方案中，官能团-式(Ic)化合物中 的XcYc是-OSO2R3其中R3是C1-15烷基或C1-10烷基芳基并且R3任选 被卤素取代(优选氟)，例如R3是甲基，对甲苯，三氟甲基；使用式 (IVci)化合物的纯化是有效的：

其中W选自C1-15烷基或C7-15芳基，-NH-，-NH-CO-或-O-，连 接基团如前所述，如此式(Ic)和式(IVci)化合物互相形成共价键。

式(IVci)和式(Ic)化合物反应形成相应的式(Vci)化合物：

其中W式(IVci)化合物中所定义。

本发明进一步的方面中，提供了纯化放射性标记产物的方法其包 括使用固体载体结合醛或酮清除基团。此方法包括步骤：

(a)将式(IIId)的放射性标记产物和过量式(Id)前体的溶液 相混合物：

其中官能团-式(Id)化合物中的XdYd是一种胺，肼，酰肼， 氨基氧基，苯基肼，或氨基脲，氨基硫脲基团，以及式(IIId)化合 物中的R*4是＝CH-连接基团-F其中连接基团包括一种烷基，芳基或 聚乙二醇成分，

与式(IVd)化合物接触：

其中Zd是一种醛或酮部分；

如此式(IVd)和式(Id)化合物可以互相形成共价键；和 (b)从溶液相中分离出纯化的式(IIId)的放射性标记产物。 式(Id)和式(IVd)化合物反应形成相应的式(Vd)化合物：

其中A是氢，C1-6烷基或芳基(例如苯基)和B是-CO-NH-，-NH-， -O-，-NHCONH-，或-NHCSNH-。

使用式(IVd)化合物的纯化方法可在例如10至120℃的非极限 温度下进行，适合在周围温度至80℃下及使用惰性溶剂例如二甲苯， N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，DMSO，乙腈或氯仿。优选溶剂是含水 缓冲液或乙腈与水或乙醇与水的混合物。

本发明的此方面中，式(IIId)化合物适合是18F标记的化合物 例如一种肽或药物，式(Id)前体适合是一种携带氨基氧基(NH2-O-)， 酰肼或肼部分的改进肽或药物。

可在本发明此方面使用的具有高装载量的酮清除基团的式(IVd) 的一种特殊化合物可以开环置换聚合(ROMP)聚合物主链为基础。 ROMP聚合物的一个主要优点是原则上每个单体单位携带一个官能团 并应当比一些其他聚合物提供高很多的装载量。已知ROMP是用来 生产用于有机合成的功能化聚合物(Barrett等人Chemical Reviews 2002102第3301-3324页)。适合的式(IVd)ROMP基聚合物可通过 用呋喃冷凝商用的酮烯烃然后聚合来制备，如方案2所示：

方案2

本发明进一步的方面中，提供了纯化放射性标记产物的方法其包 括使用固体载体结合偶极清除基团。此方法包括步骤

(a)将式(IIIe)的放射性标记产物和副产物(VIIe)的溶液相 混合物：

其中副产物(VIIe)含有由消除副反应形成的不需要双键，以及 式(IIIe)化合物中的R＊e是放射性卤素，特别是[18F]氟； 与式(IVe)化合物接触：

其中Ze是一种1，3-偶极例如-N＝N+＝N-或-C≡N+-O-

如此式(IVe)和式(VIIe)化合物可以互相形成共价键；和

(b)从溶液相中分离出纯化的式(IIIe)的放射性标记产物。

本发明的此方面与3’-脱氧-3’-氟胸腺嘧啶脱氧核苷([18F]-FLT) (IIIe)的合成有特殊关联，其中从糖环上除去[18F]HF形成共通的副 产物(VIIe)如方案2所示：

方案2

其中每个PG是氢或羟基保护基(叔丁氧基羰基，苯甲基，三苯 基甲基，或二甲氧基三苯基甲基适合)，-XeYe是适合的离去基团例如 烷基-或芳基-磺酸盐酯(例如三氟甲烷磺酸盐，甲烷磺酸盐，或甲 苯-对-磺酸盐)或卤素(例如碘或溴)。

使用式(IVe)化合物的纯化：

其中Ze是一种1，3-偶极-A-E+-G-，例如-N＝N+＝N-或-C≡N+-O-， 提供的式(Ve)化合物如方案3所示：

方案3

本发明进一步的方面中，例式(IV)化合物的清除剂树脂也可用 于与任何未反应的式(II)放射性标记试剂共价反应以提供式(VI) 化合物如方案4所示。此纯化方法可代替使用，或除此之外，这里所 述的方法用来除去过量前体。

R＊＝放射性同位素或放射性标记部分

XY＝官能团，Y＝离去基团

Z＝清除基团，为XY选择

方案4

因而，例如：

(i)一种固体载体结合醛或酮清除基团例式(IVd)化合物可帮 助去除未反应的氨基功能化放射性标记试剂例如来自产生式(VId) 化合物的反应混合物的式(IIc)化合物：

(ii)一种固体载体结合氨基清除基团例式(IVc)化合物可帮助 去除未反应的具有醛或酮官能度的放射性标记试剂形成式(VIc)化 合物。

其中A和B式(Vc)化合物中所定义。

(iii)一种固体载体结合卤乙酰基清除基团，例式(IVf)化合物

可被使用其中Zf是Cl-CH2-CO-或另一包含卤代乙酰基的部分， 其为了去除来自产生式(VIf)化合物的反应混合物的未反应的含硫 醇部分放射性标记试剂。

放射性示踪剂，例如[18F]FDG现在通常在自动化放射合成设备中 利用亲核氟化作用化学以试剂KryptofixTM2.2.2为基础使用18F来制 备。商用的这种设备的例子包括Tracerlab MX(Coincidence Technologies SA)和Tracerlab FX(Nuclear Interface GmbH)。这种 设备一般包括一个为了进行放射合成适合于设备的盒子，通常一次性 的，在其中进行放射化学。此盒子通常包括液体通道，一个反应容器， 和用于接收试剂管瓶和放射合成后净化步骤所用的任何固体相萃取筒 (代表性地C18或氧化铝)的汽门。本发明的方法在自动化放射合成 领域能提供特别优势。

根据本发明进一步的方面，提供了一种自动化放射合成设备，其 包括一个容器，例如一个筒，含有式(IV)，(IVa)，(IVb)，(IVc)， (IVd)，(IVe)，或(IVf)的固体载体结合的清除基团。

容器，例如筒，含有式(IV)的固体载体结合的清除基团，可置 于设计成与自动化放射合成设备一起使用的一次性或可移动的盒子 中。因此，本发明进一步提供了用于自动化放射合成设备的盒子其包 括一个容器，例如一个筒，含有式(IV)，(IVa)，(IVb)，(IVc)， (IVd)，(IVe)，或(IVf)的固体载体结合的清除基团。

本发明将通过以下非限制的实施例来阐明。

实施例

实施例1用于纯化11C-示踪剂的异氰酸酯树脂的使用

在异氰酸酯树脂被支配的两种情况下，使用与前体萃取剂相同的 溶剂。萃取效率使用HPLC测定。为了使用无放射性标准溶液的研究， 二甲苯作为对照使用如此能为非特殊萃取和溶剂损失作调整。

实施例1(a)原位树脂条件作用和在升高的温度下固体相萃取 (SPE)

外径3.2mm(1/8”)的钢管和圆形玻璃料制成的筒(内体积 0.067ml)装有25mg干燥的异氰酸酯功能化聚苯乙烯树脂 (Novabiochem)。约5ml溶剂(二氯甲烷(DCM)，N，N-二甲基甲酰 胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO))再经过筒，用压缩空气除去过量 溶剂。为了升高温度下的研究，两片加热器组，热电偶和带加热器安 装在筒周围，整个组合放置约10分钟至热平衡。再用注射器推进器 使500μl含0.5mg前体2-嘧啶-4-某基-喹啉-8-甲酸(2-二甲基氨基-乙 基)-酰胺(A)和1.3mg二甲苯的溶液经过筒。使用此方法，SPE效 率依赖于所用溶剂，室温下按DCM(67％)，DMF(36％)和DMSO (＜5％)的顺序萃取效率下降。

实施例1(b)外部树脂条件作用下SPE

为了外部条件作用，300mg异氰酸酯树脂(Novabiochem)悬浮 于约9ml过量溶剂中约5分钟。条件树脂浆再装入6mm(2/8”)钢管 制成的0.8ml体积的筒中。用压缩空气除去过量溶剂。用注射器推进 器使300μl前体溶液或300μl来自自动化准备的反应混合物经过筒。1ml 注射器流速0.4ml/min，等同于约2分钟接触时间。

实施例1(c)[11C-CH3]2-嘧啶-4-某基-喹啉-8-甲酸(2-二甲基氨 基-乙基)-酰胺反应混合物的SPE纯化

在[11C]放射性标记之后，从反应管瓶中取出300μl产生的反应混 合物(A+B)并以444μl/min的流速分液经过实施例1(a)和1(b) 所述的条件异氰酸酯树脂筒中的一个。再用500μl氯仿冲洗筒并通过 HPLC分析组合溶液。再进一步用3等分的500μl氯仿冲洗筒。在SPE 之后使用实施例1(b)外部条件作用方法的累积产品回收是90％， 未纯化反应混合物水平中的前体水平约4％。