配体
阅读：733发布：2021-06-09
专利汇可以提供配体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且具有式(I)的 放射性 化合物，其中R1和Ar如 说明书 中定义，其可药用盐、包含该化合物的组合物以及其在诊断涉及α7烟 碱 样受体的病症中的用途。，下面是配体专利的具体信息内容。
1.式I化合物：
其中：
Ar是式II的基团：
其中：
在各种情况下，A独立地是CR1或N，条件是至少一个A是R1；
在各种情况下，R1独立地是H、C1-C6烷基或卤素，条件是至少一种情 况下的R1包含氚或卤素放射性同位素。
2.根据权利要求1的化合物，其中不多于一种情况下的A是氮。
3.根据权利要求1的化合物，其中不多于两种情况下的R1不是氢。
4.根据权利要求1的化合物，其中Ar是式III的基团
5.根据权利要求1的化合物，其中R1是氢或氟，并且在不多于一种情 况下A是N。
6.根据权利要求1化合物，其中Ar选自苯基、2-[18F]氟苯基或2-[18F] 氟-3-吡啶基。
7.根据权利要求1化合物，其包含氚。
8.根据权利要求1化合物，其包括选自18F、123I、125I、131I、75Br、76Br、 77Br或82Br的放射性同位素。
9.根据权利要求8的化合物，其包含18F。
10.根据权利要求1的化合物，其选自式IV、V、VI、VII、VIII及IX 的化合物：
11.诊断组合物，其包括本发明的化合物及可药用稀释剂或载体。
12.疾病或病症的诊断方法，其中α7烟碱样受体的检测是有益的，该方 法包括：
给药受治疗者可检测量的本发明的化合物；
检测所述化合物在所述受治疗者中的存在和分布；
分析所述化合物在所述受治疗者中的分布；
使用所述分布确定所述受治疗者的疾病或病症。
13.权利要求12的方法，该方法用于精神病疾病或智力缺陷疾病的诊 断。
14.权利要求12的方法，用于诊断下列疾病：阿尔兹海默氏症、学习缺 陷、认知缺陷、注意力缺陷、记忆力丧失、注意力不集中的过度反应症、焦 虑、精神分裂症、躁狂、躁狂抑郁症、帕金森氏症、亨廷顿氏症、图雷特综 合征、其中有胆碱能突触丧失的神经变性疾病、疼痛及溃疡性结肠炎。
15.试剂盒，包括：
可给药和可检测量的根据权利要求1化合物，和
用于给药和此后检测所述化合物在受治疗者中分布的说明书。
技术领域
本发明一般涉及生物化学和医药领域。更具体而言，本发明涉及结合至 烟碱样受体的同位素标记和放射性标记的化合物以及它们在神经变性疾病、 精神病和神经疾病中治疗化合物的开发、诊断和成像中的用途。本发明也涉 及烟碱乙酰胆碱受体的正电子发射断层成像配体。
发明背景
烟碱乙酰胆碱受体涉及包括胆碱能功能降低的多种疾病，所述疾病如阿 尔兹海默氏病、认知或注意力障碍、焦虑、抑郁症、戒烟、神经元保护、精 神分裂症、痛觉缺失、图雷特综合征和帕金森氏病，如在McDonald等，(1995) “Nicotinic Acetylcholine Receptors：Molecular Biology，Chemistry and Pharmacology”，Chapter 5 in Annual Reports in Medicinal Chemistry，vol.30，pp. 41-50，Academic Press Inc.，San Diego，CA；Williams等，(1994)“Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors，”Drug News & Perspectives，vol.7，pp. 205-223，和Holladay等，(1997)J.Med.Chem.40(26)，4169-4194；Americ and Brioni(Eds.)(1998)“Neuronal Nicotinic Receptors：Pharmacology and Therapeutic Opportunities”，John Wiley & Sons，New York；Levin(Ed.)(2001) “Nicotinic Receptors in the Nervous System”CRC Press中论述的。
选择性结合至受体的放射性标记的化合物是有用的，因为灵敏的和定量 的技术能用于检测放射性，该放射性使化合物与其受体的相互作用被检测及 测量。
开发结合至受体的化合物的一个方法是进行结合测定，其中放射性标记 的化合物被另一种化合物替代的程度被测量。因此，有效结合受体的化合物 的放射性标记形式用于筛选结合至受体的新的医药用的化合物。这种新的医 药用化合物可通过激动、部分激动或拮抗调节那些受体的活性。
类似化合物结合至体内定位的受体(localized receptor)的能力可能通过 PET、SPECT及相似的成像方法利用这样的化合物进行原位成像。PET成像 借助于具有发射正电子的同位素标记的示踪化合物完成的：Goodman，M.M. Clinical Positron Emission Tomography，Mosby Yearbook，1992，K.F.Hubner 等，第14章。对于大多数的生物学靶标，没有多少同位素是适合的。碳同 位素，11C，已经被用于PET，但其20.5分钟的短半衰期限制了其对于能迅 速合成及纯化的化合物，及其中产生前体11C起始物料的近似于回旋加速器 的设备的有用性。其它高能同位素具有甚至更短的半衰期，13N具有10分钟 半衰期而15O具有2分钟的半衰期。然而，用这些同位素的PET研究已经进 行，如Hubner，K.F.，在Clinical Positron Emission Tomography，Mosby Year Book，1992，K.F.Hubner等，第2章中描述的。[18F]标记的化合物已经用于 PET研究，但它们的使用被限定为110分钟半衰期的同位素。最显著地，[18F]- 氟去氧葡萄糖已经广泛用于与大脑活动有关的葡萄糖代谢及葡萄糖摄取的 定位的研究。[18F]-L-氟多巴及其他多巴胺受体类似物还用于标记多巴胺受体 分布。
SPECT成像采用发射高能量光子(γ-发射体)同位素示踪物。有用的同位 素的范围大于PET，但SPECT提供较低的三维的分辨率。然而，SPECT广 泛用来得到关于类似物结合、定位及清除率的临床显著性信息。用于SPECT 成像的同位素是123I，具有13.3小时半衰期的γ-发射体。123I标记的化合物 能从制备地点运送直到大约1000英里，或同位素本身能被转运用于现场合 成。同位素的发射的85％是159KeV光子，其容易地通过目前应用的SPECT 测试设备测量。
受体在脑及其他组织中精确的定位及分布，对于临床研究人员、临床医 生及诊断医生越来越受关注。具有包括胆碱能功能降低的如以下疾病的的个 体脑中的nAChR的分布，逐渐受到关注，如这些病症的分子基础正在研究， 所述疾病包括如阿尔兹海默氏症、认知或注意力障碍、焦虑、抑郁、戒烟、 神经元保护、精神分裂症、痛觉缺失、图雷特综合征和帕金森氏症。在脑及 其他组织中的nAChRs的精确定位及分布对于评价这些病症的动物模型的适 当性也是重要的。
选择性结合至受体的放射性标记的化合物是有用的，因为灵敏的和定量 的技术能用于检测放射性，该放射性使化合物与其受体的相互作用被检测及 测量。
开发结合至受体的化合物的一个方法是进行结合测定，其中放射性标记 的化合物被另一种化合物替代的程度被测量。因此，有效结合受体的化合物 的放射性标记形式用于筛选结合至受体的新的医药用的化合物。这种新的医 药用化合物可通过激动、部分激动或拮抗调节那些受体的活性。
类似化合物结合至体内定位的受体(localized receptor)的能力可能通过 PET、SPECT及相似的成像方法利用这样的化合物进行原位成像。PET成像 借助于具有发射正电子的同位素标记的示踪化合物完成的：Goodman，M.M. Clinical Positron Emission Tomography，Mosby Yearbook，1992，K.F.Hubner 等，第14章。对于大多数的生物学靶标，没有多少同位素是适合的。碳同 位素，11C，已经被用于PET，但其20.5分钟的短半衰期限制了其对于能迅 速合成及纯化的化合物，及其中产生前体11C起始物料的近似于回旋加速器 的设备的有用性。其它高能同位素具有甚至更短的半衰期，13N具有10分钟 半衰期而15O具有2分钟的半衰期。然而，用这些同位素的PET研究已经进 行，如Hubner，K.F.，在Clinical Positron Emission Tomography，Mosby Year Book，1992，K.F.Hubner等，第2章中描述的。[18F]标记的化合物已经用于 PET研究，但它们的使用被限定为110分钟半衰期的同位素。最显著地，[18F]- 氟去氧葡萄糖已经广泛用于与大脑活动有关的葡萄糖代谢及葡萄糖摄取的 定位的研究。[18F]-L-氟多巴及其他多巴胺受体类似物还用于标记多巴胺受体 分布。
SPECT成像采用发射高能量光子(γ-发射体)同位素示踪物。有用的同位 素的范围大于PET，但SPECT提供较低的三维的分辨率。然而，SPECT广 泛用来得到关于类似物结合、定位及清除率的临床显著性信息。用于SPECT 成像的同位素是123I，具有13.3小时半衰期的γ-发射体。123I标记的化合物 能从制备地点运送直到大约1000英里，或同位素本身能被转运用于现场合 成。同位素的发射的85％是159KeV光子，其容易地通过目前应用的SPECT 测试设备测量。
受体在脑及其他组织中精确的定位及分布，对于临床研究人员、临床医 生及诊断医生越来越受关注。具有包括胆碱能功能降低的如以下疾病的的个 体脑中的nAChR的分布，逐渐受到关注，如这些病症的分子基础正在研究， 所述疾病包括如阿尔兹海默氏症、认知或注意力障碍、焦虑、抑郁、戒烟、 神经元保护、精神分裂症、痛觉缺失、图雷特综合征和帕金森氏症。在脑及 其他组织中的nAChRs的精确定位及分布对于评价这些病症的动物模型的适 当性也是重要的。
发明内容
在一种实施方案中，本发明包括式I的烟碱样受体放射性配体：
其中：
Ar是式II的基团：
其中：
在各种情况下，A独立地是CR1或N；
在各种情况下，R1独立地是H、C1-C6烷基或卤素，条件是至少一种情 况的R1包括氚或卤素放射性同位素。
本发明的其它的实施方案包括放射性配体的对映异构体及可药用盐、包 含它们的药物组合物及制剂，用于制备它们的方法及中间体以及它们用于诊 断及分析目的的用途。
本发明的化合物为烟碱乙酰胆碱受体(nAChRa)的放射性配体。该化合物 是式I化合物：
其中：
Ar是式II的基团：
其中：
在各种情况下，A独立地是CR1或N；
在各种情况下，R1独立地是H、C1-C6烷基或卤素，条件是至少一种情 况下的R1包含氚或卤素放射性同位素。
本发明的一些实施方案是其中不多于一种情况下的A是氮的那些。
本发明的其它的实施方案是其中不多于两种情况下的R1不是氢的那些。
本发明具体的方面是其中Ar是式III基团的化合物。
本发明的该方面的具体的实施方案是化合物，其中R1是氢或氟，并且 在不多于一种情况下的A是氮。
本发明该方面的更具体的实施方案是其中Ar选自苯基、2-[18F]氟苯基或 2-[18F]氟-3吡啶基的那些。
本发明的具体实施方案还是其中放射性同位素是氚的那些。
本发明的其他具体实施方案是其中放射性同位素选自18F、123I、125I、124I、 131I、75Br、76Br、77Br或82Br的那些。
本发明的最具体实施方案是其中放射性同位素是18F的那些。
本发明具体的实施方案是式IV、V、VI、VII、VIII及IX的化合物：
本发明的另一方面涉及包括本发明的化合物及可药用稀释剂或载体的 诊断组合物。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于人类疾病或病症诊断的用途，其 中α7烟碱样受体的检测是有益的。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于诊断精神疾病或智力缺陷疾病 的用途。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于诊断下列疾病的用途：阿尔兹海 默氏症、学习缺陷、认知缺陷、注意力缺陷、记忆力丧失、注意力不集中的 过度反应症(Attention Deficit Hyperactivity Disorder)、焦虑、精神分裂症、躁 狂、躁狂抑郁症、帕金森氏症、亨廷顿氏症、图雷特综合症、其中有胆碱能 突触丧失的神经变性疾病、时差综合征(jetlag)、戒烟、包括由暴露于包含烟 碱的产物导致的烟碱成瘾性、瘾(craving)、疼痛及溃疡性结肠炎。
本发明的另一方面是用于疾病或病症诊断的方法，其中α7烟碱样受体 的检测是有益的。该方法包括给药受治疗者可检测量的本发明化合物，检测 所述化合物在受治疗者中的存在及分布，分析该化合物在受治疗者中的分布 及用测定的分布确定受治疗者的疾病或病症。
在本发明该方面的具体实施方案中，该方法用于精神疾病或智力缺陷疾 病的诊断。
在本发明该方面的另一种实施方案中，该方法用于诊断下列疾病：阿尔 兹海默氏症、学习缺陷、认知缺陷、注意力缺陷、记忆力丧失、注意力不集 中的过度反应症、焦虑、精神分裂症、躁狂、躁狂抑郁症、帕金森氏症、亨 廷顿氏症、图雷特综合症、其中有胆碱能突触丧失的神经变性疾病、疼痛及 溃疡性结肠炎。
本发明的另一方面涉及上述化合物在制备用于诊断其中α7烟碱样受体 的活化是有益的人类疾病或病症的诊断剂中的用途。
本发明的另一方面是用于本文提到的疾病和病症的诊断的试剂盒。这种 试剂盒包括给药形式的可检测量的本发明的化合物和用于给药化合物的及 此后检测该化合物在受治疗者中的分布的说明书。
制备方法
尤其有用的同位素，18F，具有110分钟的半衰期。因此，18F可被掺入 到放射性标记的化合物中，该化合物被纯化并给药于人或动物受治疗者。此 外，距回旋加速器至多大约200英里的设备能利用18F标记的化合物。然而， 已知具有与自然存在的生物材料功能等价的氟化类似物相对很少，且很少的 合成方法有效地利用在回旋加速器中产生的起始物料(starting material)。这种 起始物料可以是氟化物离子或者氟气。在后者的情况中，通常仅双分子的气 体的一个氟原子是放射性核素，因此该气体被标记为18F-F。因此，使用18F-F作为起始物料的反应生成具有不超过利用K18F作为起始物料的反应的放射 性核素丰度的一半的产物。然而，18F能以居里量作为掺入到化合物以产生 高比放射性的氟化物离子，理论上1.7Ci/nmol，使用无载体亲核取代反应制 备。[18F](0.635MeV)的能量辐射还是有利的，导致组织中相对短的2.4mm 平均正电子范围(positron range)，允许高分辨率PET成像。其它的卤素同位 素用于PET或SPECT成像，并且用于常规的示踪物标记。这些包括75Br、 76Br、77Br、82Br、123I、124I、125I和131I，其具有可用的半衰期和发射特征。 通常，化学战略(chemical strategies)存在，即允许卤素部分的任何描述的同位 素的替换。因此，描述的化合物的任何卤化同系物的生化或生理性活性是本 领域熟练技术人员目前可用的，包括稳定同位素卤素同系物。
砹还可以被其它的卤素同位素代替。210At具有8.3小时的半衰期并发射 α-粒子。因此At-替代化合物可用于肿瘤治疗，提供的结合是充分肿瘤特异 性的。
可被用于式I的化合物的合成方法包括本文中概述的方法。除非另有说 明Ar和R1是如本文式1定义的。
方案1：
式I的化合物可通过式X和XI的化合物交叉耦合反应制备，其中，当 J或者G分别是有机金属基团(organometallic group)时，G或J是卤素或 OSO2CF3。适合的有机金属基团包括硼酸或硼酸酯基、B(OH)2、B(OR)2或三 烷基甲锡烷基SnR3，其中R是烷基。反应在适合的有机金属催化剂和溶剂 存在下进行。适合的有机金属催化剂包括钯(0)络合物，例如四(三苯基膦)合 钯(0)或三(二亚苄基丙酮)合二钯(0)和适合的三芳基膦或三芳基胂配体，例如 三苯基膦、三(邻甲苯基)膦或三苯基胂。适合的溶剂包括惰性的醚溶剂，例 如1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃或1，4-二噁烷或醇类，如乙醇，或其混合物。 如果式X或XI的化合物是硼酸，除了其他试剂外，合适的碱的存在优选。 适合的碱包括碳酸钠、碳酸铯和氢氧化钡。反应在0-120℃温度下进行，并 优选在60-120℃温度下进行。
其中G或J是有机金属基团的式X的化合物，或其中J或G分别是有 机金属基团的式XI的化合物，可从其中G或J是氢、卤素或OSO2CF3的相 应化合物通过适合的金属化或者交换(exchange)方法制备。其中有机金属基 团是B(OH)2的化合物，可从具有氢或卤素基团的适合的芳香族化合物通过 转化成相应芳基锂或芳基镁化合物，然后通过与三烷基硼酸酯反应并随后水 解得到的硼酸酯而制备。相似地，其中有机金属基团是三烷基甲锡烷基的化 合物，可从具有氢或卤素基团的适合的芳香族化合物通过转化成相应芳基锂 或芳基镁化合物，然后通过与合适的三烷基甲锡烷基卤化物反应而制备。芳 基锂或芳基镁化合物的形成在适合的惰性溶剂例如四氢呋喃中进行。或者， 其中有机金属基团是B(OH)2的化合物，可从具有卤素或OSO2CF3基团的适 合的芳香族化合物通过与二(pinacolato)合二硼和有机金属催化剂反应，然后 水解得到的硼酸酯来制备，其中所述有机金属基团是三烷基甲锡烷基的化合 物，可从具有卤素或OSO2CF3基团的适合的芳香族化合物通过与合适的二 (三烷基锡)在有适合的有机金属催化剂存在的情况下反应制备。反应在适合 的惰性溶剂例如四氢呋喃中进行，并且适合的有机金属催化剂包括例如四 (三苯基膦)合钯(0)。反应在大约0℃至大约150℃温度，优选大约20℃至大 约100℃下进行。进行这种转化的典型的方法为本领域技术人员所熟知。
式I的放射性化合物的合成可使用适合的上述描述方法中的放射性的起 始物料制备，由此在一种起始物料中的基团R1是需要将其掺入式I的化合物 的放射性同位素。这种起始物料通过有机化学合成和放射化学合成领域技术 人员已知的方法合成。放射性同位素开始引入到起始物料中最通常是采用适 合的放射性试剂，通过芳香族取代反应或官能团转化反应进行。用于本发明 的化合物，其中放射性同位素是氚，或卤素的放射性同位素，用于放射性同 位素开始引入的适合的放射性试剂将包括氚气体或放射性元素卤素或金属 卤化物。可用于氚的引入使用的方法的具体的实例包括芳族卤化物催化还 原，由此前体中的一种或多种卤素取代基在过渡金属催化剂存在下被氚气还 原，或交换方法(exchang procedure)，由此通过在有机金属催化剂存在下用氚 气处理将氢交换成氚。可被用来引入卤素放射性同位素的方法的具体实例包 括用适合放射性亲电子的卤素源进行卤化。当亲电取代反应作用于芳基三烷 基甲锡烷基前体上时，用适当的放射性卤素的亲电子源转化芳基甲锡烷基成 为芳基卤化物的处理方法，对放射性的溴化物或碘化物的引入是尤其可用 的。另一种有用的方法是在亲核取代反应中用适合的放射性金属卤化物代替 离去基团。该方法尤其可用于18F的引入，通过用18F-氟化物亲核取代适合 的离去基团。
在放射合成中，如果在合成的顺序中，引入放射性同位素的反应尽可能 迟地进行是优选的，最优选作为最后的步骤。因此对于合成本发明放射性化 合物尤其有用的方法在下面的方案2中说明，其中放射性同位素的引入作为 最后的合成步骤进行：
方案2
其中：
Ar′是式XIII的基团：
其中：
在各种情况下，D独立地是CR2或N；
条件是在各种情况下，R2独立地是R1，或是选自卤素或三烷基甲锡烷 基的前体基团，即在描述的方案2中转化成为式I中R1的情况，其是氢或者 卤素的放射性同位素。
式XII的中间体和用于转化式XII化合物成为式I化合物的方法仍是本 发明的又一方面。本发明这方面的具体实施方案描述如下。
(1)R2＝卤素，转化成R1＝3H
在式XII中一种或多种情况下的R2是卤素，优选溴或碘，并通过包括用 氚气在过渡金属催化剂存在下处理式XII化合物的方法，转化成其中相应情 况下的R1是氚的式I的化合物。适合的过渡金属催化剂包括钯、铂、铑，其 可以以元素的形式，包括如金属黑、氧化物、氢氧化物，及在各种载体上。
在本发明该方面的具体的的方案中，式XII的化合物是：
具有下式的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶]
(2)R2＝三烷基甲锡烷基，转化成R1＝卤素
式XII中一种或多种情况下的R2是三烷基甲锡烷基，例如三甲基甲锡烷 基或三丁基甲锡烷基，并通过包括用卤素放射性同位素的亲电子形式处理式 XII的化合物的方法，转化成其中相应情况下的R1是卤素的式I的化合物。 卤素的适合亲电子形式包括元素的卤素、N-卤代琥珀酰亚胺，或通过与氧化 剂反应转化成亲电子的形式的金属卤化物。
(3)R2＝合适的离去基团，转化成R1＝18F
在式XII中一种或多种情况下的R2是适合的离去基团如重氮，三烷基 铵、硝基或卤素，并通过包括用18F-氟化物处理式XII的化合物的方法，转 化至其中相应情况下的R1是18F的式I的化合物。该方法优选在高温下进行， 优选高于100℃在极性溶剂例如二甲亚砜或二甲砜中进行。
药理学
化合物作为放射配体的适合性可通过竞争结合测定确定化合物非放射 性标记形式的结合效力来评价，由此该化合物相对于已知的烟碱配体[125I]-α- 银环蛇毒素(BTX)的亲合力被测定。
试验A-α7 nAChR亚型亲合力测定
[125I]-α-银环蛇毒素(BTX)与大鼠海马膜的结合。将大鼠海马在20体积 的冷匀浆缓冲液(HB：成分浓度(mM)：三(羟甲基)氨基甲烷50；MgCl2 1； NaCl 120；KCl 5：pH 7.4)中匀浆。将匀浆液在1000g离心5分钟，保存上 清液并将沉淀物再提取。将收集的上清液在12000g离心20分钟，洗涤，并 用HB再悬浮。在21℃，将膜(30-80μg)与5nM[125I]α-BTX、1mg/mL BSA (牛血清白蛋白)、待测药物以及2mM CaCl2或者0.5mM EGTA(乙二醇-二(β- 氨基乙基醚)温育2小时，然后使用Brandel细胞收集器通过Whatman玻璃 纤维滤器(厚度C)过滤并洗涤4次。用1％(BSA/0.01％PEI(聚乙烯亚胺)水溶 液预处理过滤器3小时是降低过滤器空白(每分钟总计数的0.07％)的关健。 非特异性的结合通过100μM(-)烟碱说明，并且特异结合典型地是75％。
试验B-对α4nAChR亚型亲合力测定
[3H]-(-)-烟碱结合。用从Martino-Barrows和Kellar(Mol Pharm(1987)31： 169-174)改良的方法，如在[125I]α-BTX结合测定中将大鼠脑(皮层和海马)匀 浆化，以12,000×g离心20分钟，洗涤两次，然后再悬浮在包含100μM氟 磷酸二异丙基酯的HB中。在4℃20分钟后，将膜(大约0.5mg)与3nM [3H]-(-)-烟碱、待测药物、1μM阿托品和2mM CaCl2或者0.5mM EGTA在 4℃温育1小时，然后使用Brandel细胞收集器通过Whatman玻璃纤维滤器(厚 度C)(用0.5％PEI预先处理1h)过滤。非特异性的结合通过100μM卡巴胆 碱说明，并且特异结合典型地是84％。
试验A和B的结合数据分析
IC50值和pseudo Hill系数(nH)使用非线性的曲线拟合程序 ALLFIT(DeLean A，Munson P J and Rodbard D(1977)Am.J.Physiol.， 235：E97-E102)计算。饱和曲线适于一维(one site)模型，使用非线性回归程序 ENZFITTER(Leatherbarrow，R.J.(1987))，对于125I-α-BTX和[3H]-(-)-烟碱配 体分别得到1.67和1.70nM的KD值。Ki值使用常规Cheng-Prusoff公式估 算：
Ki-[IC50]/((2+([配体]/[KD])n)l/n-1)
其中，只要nH＜1.5，使用n＝1的值，及当nH≥1.5时，使用n＝2的值。 样品测定重复3次并且典型地±5％。Ki值使用6种或更多药物浓度确定。本 发明的化合物是具有在试验A或者试验B中结合亲合力(Ki)小于1000nM的 化合物，表明它们有希望具有有用的治疗的活性。
实施例
中间体1：(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)- 呋喃并[2，3-b]吡啶]
将(2′R)-5′-溴螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶](690 mg，2.34mmol)(如US6,110,914中描写制备，其公开作为参考在此引入)， 六甲基二锡(hexamethylditin)(1.225g，0.27mmol)和四(三苯基膦)合钯(0)(266 mg，0.027mmol)与10mL的甲苯混合，并在氮气下密闭。将混合物搅拌并 在120℃在氮气下加热4h。使混合物冷却，然后通过硅藻土过滤。将滤液用 氯仿稀释，用饱和碳酸氢钠洗涤，通过MgSO4干燥，过滤，然后将溶剂蒸 发。将残余物使用梯度的氨化甲醇的氯仿溶液通过快速色谱法纯化，得到灰 白固体状的标题化合物；m/z 377379381(M+)。
实施例1：(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
将(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶](190mg，0.50mmol)的无水甲苯(5mL)溶液用2-溴氟苯(88mg， 0.50mmol)和四(三苯基膦)合钯(0)(58mg，0.05mmol)处理。将得到的溶液在 110℃在氮气氛下加热45分钟。该反应在t＝0分和t＝30分取样，通过LC/MS 分析。该反应基本上在t＝30分完成。使该反应混合物冷却至室温，接着通 过硅藻土过滤。将滤饼用10mL的氯仿冲洗，将合并的滤液/洗涤液用旋转 蒸发仪浓缩。将残余物用制备HPLC(Waters C18柱，用0-80％乙腈的0.1％v/v 三氟乙酸缓冲水溶液洗脱，20分钟)，得到68mg的无色的油状标题化合物。
实施例2：(2′R)-5′-(4-氨基-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)- 呋喃并[2，3-b]吡啶
在氮气氛下，向25mL烧瓶中5mL体积的无水甲苯中用搅拌棒搅拌下 连续加入(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶](181mg，0.478mmol)、四(三苯基膦)合钯(0)(52mg，0.045mmol) 和4-溴-3-氟苯胺(91mg，0.478mmol)。在搅拌下将混合物加热至120℃21 小时，然后使其冷却至环境温度。将反应混合物用10mL氯仿处理，搅拌5 分钟。然后通过硅藻土层过滤。将滤液蒸干，将玻璃状的残余物溶于6mL 的3∶2乙腈/水中，然后在C18柱上通过HPLC纯化，用包含0.1％TFA的乙 腈/水梯度洗脱。将包含产物的馏分合并，在真空下将溶剂除去，然后将胶状 残余物用己烷和乙醚研制。将残余物用4mL饱和NaHCO3水溶液处理，然 后用氯仿(3×5mL)萃取混合物。将合并的萃取液用MgSO4干燥，过滤并蒸 发，得到31mg的无色固体产物(12271-103-A)。NMR(DMSO-d6)：δ7.926(s， 1H)，7.609(s，1H)，7.110(t，1H，J＝8.7Hz)，6.429(s，1H)，6.420(dd，1H，J＝23Hz， 0.5Hz)，3.440(d，1H，J＝16.5Hz)，3.269(s，1H)，3.103(d，1H，J＝16.8Hz)，3.057(d， 1H，J＝13.8Hz)，2.951(d，1H，J＝14.4Hz)，2.792(t，2H，J＝8.4Hz)，2.685(t，2H， J＝7.8Hz)，1.94(m，2H)，1.60(m，2H)。
实施例3：(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
向装有磁力搅拌器的瓶中，在乙腈(0.5mL)中搅拌的(2′R)-5′-(4-氨基-2- 氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(30mg，0.092 mmol)的悬浮液中，加入CuBR2(4mg，0.018mmol)，然后加入溴(19μL，0.368 mmol)，接着将松覆盖的瓶在50℃搅拌加热45分钟。此后，加入亚硝酸叔 丁酯(13μL，0.11mmol)，其导致立即起泡。在50℃再搅拌30分后，将混 合物冷却至环境温度，然后用10％的Na2SO3水溶液(大约200μL)稀释，并 将暗褐色反应混合物变色至黄色。将混合物用水稀释，然后用氯仿(2×3mL) 萃取。将合并的萃取液用稀释的Na2CO3水溶液洗涤，然后用MgSO4干燥。 将混合物过滤并将滤液蒸干生成黄色玻璃状固体的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟 苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(43mg)。 NMR(DMSO-d6)：δ8.127(s，1H)，7.988(d，1H，JFH＝7.5Hz)，7.820(s，1H)， 3.482(d，1H，J＝17.0Hz)，3.271(s，1H)，3.154(d，1H，J＝17.6Hz)，3.097(d，1H， J＝16.4Hz)，2.984(d，1H，J＝15.1Hz)，2.807(t，2H，J＝7.9Hz)，2.701(t，2H，J＝7.6 Hz)，1.97(m，2H)，1.60(m，2H)。MS：[M+H]+m/z 545(30％)，547(100％)， 549(80％)，551(20％)。
实施例4A：氘标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
将钯(在碳上5％，4mg)置于10mL装有磁力搅拌棒的烧瓶中。在烧瓶 中形成氘气氛，然后将4mg的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环 [2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶的1mL的95％乙醇和50μL的三乙胺 溶液中加入。将混合物在D2下用力搅拌85分，然后逐步进行减压下蒸发溶 剂、用氯仿悬浮残余物，通过硅藻土层过滤接着蒸发滤液得到1.8mg的氘标 记的化合物m/Z 312(13％)，313(92％)，314(100％)，315(17％)，经计算含有 2.34mol氘/mol。
实施例4B：氚标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
使用上述类似于步骤(d)的方法，使用氚气从(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯 基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶化合物进行氘标记。 得到氘标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶，比活度69Ci/mmol，相当于2.37mol氚/mol)。
实施例4C：[18F]标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
(a)N，N-二甲基-2-溴苯胺
将2-溴苯胺(21.3g，124mmol)和硼氢化钠(27.5g)悬浮在THF(～100mL) 中，将该混悬液以分部分的方式加到37％福尔马林(35mL)、硫酸水溶液(3M， 35mL)和THF(250mL)的混合物中，其在冷水浴中搅拌。当加入大约完成50％ 时，进一步加入硫酸水溶液(3M，35mL)。在加入完成后，将混合物再搅拌1 小时，然后加水。将混合物通过加入固体氢氧化钾碱化，然后用乙醚萃取。将 乙醚萃取物用水和盐水洗涤，然后干燥，过滤接着蒸发。将残余物在减压下进 行bulb-to-bulb蒸馏，得到油状标题化合物(21.2g)，MS(m/z)200，202(MH+)。
(b)三氟甲烷磺酸2-溴苯基三甲基铵
将N，N-二甲基-2-溴苯胺(2.0g，10mmol)在-78℃在惰性气氛下搅拌。将 三氟甲基磺酸甲酯(1.5mL，2.2g，13mmol)加入，然后搅拌混合物并使其通 过2h温热至室温。然后将混合物在己烷和水之间分配。将水层蒸发，然后 将溶剂加到残余物中，然后蒸发；使用连续的甲醇、甲基叔丁基醚和最后的 己烷为溶剂重复该过程。将残余物从异丙醇/己烷结晶得到油状标题化合物。
(c)([18F]标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋 喃并[2，3-b]吡啶
钾[18F]-氟化物制备如下，18O水的质子轰击，接着在Dowex离子交换树 脂上俘获氟化物阴离子并用稀碳酸钾洗脱。将氟化钾与三氟甲烷磺酸2-溴苯 基三甲基铵在适合的非质子溶剂中加热，得到2-溴-[18F]-氟苯。钾阳离子掩 螯合基如4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷可有益于该 反应成功进行。然后将2-溴-[18F]-氟苯用(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双 环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶在类似于上述实施例1中描述的条 件下处理，适合于PET示踪物的小规模合成。将化合物用反相HPLC纯化。
实施例5：(2′R)-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
(a)(2′R)-(5-甲酰基-2-硝基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃 并[2，3-b]吡啶
将3-溴-4-硝基苯甲醛(247mg，1.07mmol)、(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺 [1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(406mg，1.07mmol)和 Pd(PPh3)4(186mg，161μmol)在无水甲苯(15mL)中的混合物在氩气氛下加热 回流20小时。将混合物真空浓缩，溶于MeOH(10mL)中接着通过0.45μm 滤过器过滤。将溶液浓缩并再溶解在1∶1乙腈∶H2O中。将产物通过制备 反相色谱分离，使用梯度的乙腈/水洗脱，得到橙色油状化合物(156mg，40 ％)。
(b)(2′R)-(2-氟-5-甲酰基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
将氟化钾水溶液(7.5μL，4.1μmolKF)转移到包含4，7，13，16，21，24-六氧代 -1，10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷(5mg，13.2μmol)和K2CO3(0.5mg，3.62 μmol)的500μL乙腈溶液的锥形玻璃瓶中。通过用无水乙腈(3×300μL)在100 ℃在氩气流下共沸蒸馏除去水。将500μl无水DMSO加入以溶解残余物。 向该溶液中加入(2′R)-(5-甲酰基-2-硝基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(1.5mg，4.1μmol)的250μL的无水DMSO溶液。 将瓶用面向间隔的特氟隆密封，接着在130℃加热。通过反相LC-MS监测 反应进行，发现产物的收率在大约25分钟达到最大值(69％)。将反应混合物 用水稀释至5mL并装入用甲醇然后用水冲洗的预处理的C18硅胶柱 (cartridge)(500mg)中。将装载的柱用5mL的水冲洗，然后用2mL的MeOH洗脱标题化合物至4mL平底的玻璃瓶中。通过在100℃在氩气流下加热该 溶液除去甲醇。使用无水乙腈(2×300μL)进一步共沸蒸馏，除去任何残留水。
(c)(2′R)-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡 啶
虽然瓶还在氩气下，但不加热，加入200μL的无水二噁烷，然后加入 RhCl(PPh3)3(6.5mg，7.0μmol)。将瓶密封并在130℃加热。通过反相LC-MS 监测反应进行，发现产物的收率在大约10分中达到最大值(66％)。通过反应 混合物在适合的HPLC MS中的分级，和具有与独立地制备标题化合物的可 信的实例一致的质量(mass)和保留时间的洗出液的检测，确认标题化合物的 合成。
其中：
Ar是式II的基团：
其中：
在各种情况下，A独立地是CR1或N；
在各种情况下，R1独立地是H、C1-C6烷基或卤素，条件是至少一种情 况的R1包括氚或卤素放射性同位素。
本发明的其它的实施方案包括放射性配体的对映异构体及可药用盐、包 含它们的药物组合物及制剂，用于制备它们的方法及中间体以及它们用于诊 断及分析目的的用途。
本发明的化合物为烟碱乙酰胆碱受体(nAChRa)的放射性配体。该化合物 是式I化合物：
其中：
Ar是式II的基团：
其中：
在各种情况下，A独立地是CR1或N；
在各种情况下，R1独立地是H、C1-C6烷基或卤素，条件是至少一种情 况下的R1包含氚或卤素放射性同位素。
本发明的一些实施方案是其中不多于一种情况下的A是氮的那些。
本发明的其它的实施方案是其中不多于两种情况下的R1不是氢的那些。
本发明具体的方面是其中Ar是式III基团的化合物。
本发明的该方面的具体的实施方案是化合物，其中R1是氢或氟，并且 在不多于一种情况下的A是氮。
本发明该方面的更具体的实施方案是其中Ar选自苯基、2-[18F]氟苯基或 2-[18F]氟-3吡啶基的那些。
本发明的具体实施方案还是其中放射性同位素是氚的那些。
本发明的其他具体实施方案是其中放射性同位素选自18F、123I、125I、124I、 131I、75Br、76Br、77Br或82Br的那些。
本发明的最具体实施方案是其中放射性同位素是18F的那些。
本发明具体的实施方案是式IV、V、VI、VII、VIII及IX的化合物：
本发明的另一方面涉及包括本发明的化合物及可药用稀释剂或载体的 诊断组合物。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于人类疾病或病症诊断的用途，其 中α7烟碱样受体的检测是有益的。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于诊断精神疾病或智力缺陷疾病 的用途。
本发明的另一方面涉及诊断组合物用于诊断下列疾病的用途：阿尔兹海 默氏症、学习缺陷、认知缺陷、注意力缺陷、记忆力丧失、注意力不集中的 过度反应症(Attention Deficit Hyperactivity Disorder)、焦虑、精神分裂症、躁 狂、躁狂抑郁症、帕金森氏症、亨廷顿氏症、图雷特综合症、其中有胆碱能 突触丧失的神经变性疾病、时差综合征(jetlag)、戒烟、包括由暴露于包含烟 碱的产物导致的烟碱成瘾性、瘾(craving)、疼痛及溃疡性结肠炎。
本发明的另一方面是用于疾病或病症诊断的方法，其中α7烟碱样受体 的检测是有益的。该方法包括给药受治疗者可检测量的本发明化合物，检测 所述化合物在受治疗者中的存在及分布，分析该化合物在受治疗者中的分布 及用测定的分布确定受治疗者的疾病或病症。
在本发明该方面的具体实施方案中，该方法用于精神疾病或智力缺陷疾 病的诊断。
在本发明该方面的另一种实施方案中，该方法用于诊断下列疾病：阿尔 兹海默氏症、学习缺陷、认知缺陷、注意力缺陷、记忆力丧失、注意力不集 中的过度反应症、焦虑、精神分裂症、躁狂、躁狂抑郁症、帕金森氏症、亨 廷顿氏症、图雷特综合症、其中有胆碱能突触丧失的神经变性疾病、疼痛及 溃疡性结肠炎。
本发明的另一方面涉及上述化合物在制备用于诊断其中α7烟碱样受体 的活化是有益的人类疾病或病症的诊断剂中的用途。
本发明的另一方面是用于本文提到的疾病和病症的诊断的试剂盒。这种 试剂盒包括给药形式的可检测量的本发明的化合物和用于给药化合物的及 此后检测该化合物在受治疗者中的分布的说明书。
制备方法
尤其有用的同位素，18F，具有110分钟的半衰期。因此，18F可被掺入 到放射性标记的化合物中，该化合物被纯化并给药于人或动物受治疗者。此 外，距回旋加速器至多大约200英里的设备能利用18F标记的化合物。然而， 已知具有与自然存在的生物材料功能等价的氟化类似物相对很少，且很少的 合成方法有效地利用在回旋加速器中产生的起始物料(starting material)。这种 起始物料可以是氟化物离子或者氟气。在后者的情况中，通常仅双分子的气 体的一个氟原子是放射性核素，因此该气体被标记为18F-F。因此，使用18F-F作为起始物料的反应生成具有不超过利用K18F作为起始物料的反应的放射 性核素丰度的一半的产物。然而，18F能以居里量作为掺入到化合物以产生 高比放射性的氟化物离子，理论上1.7Ci/nmol，使用无载体亲核取代反应制 备。[18F](0.635MeV)的能量辐射还是有利的，导致组织中相对短的2.4mm 平均正电子范围(positron range)，允许高分辨率PET成像。其它的卤素同位 素用于PET或SPECT成像，并且用于常规的示踪物标记。这些包括75Br、 76Br、77Br、82Br、123I、124I、125I和131I，其具有可用的半衰期和发射特征。 通常，化学战略(chemical strategies)存在，即允许卤素部分的任何描述的同位 素的替换。因此，描述的化合物的任何卤化同系物的生化或生理性活性是本 领域熟练技术人员目前可用的，包括稳定同位素卤素同系物。
砹还可以被其它的卤素同位素代替。210At具有8.3小时的半衰期并发射 α-粒子。因此At-替代化合物可用于肿瘤治疗，提供的结合是充分肿瘤特异 性的。
可被用于式I的化合物的合成方法包括本文中概述的方法。除非另有说 明Ar和R1是如本文式1定义的。
方案1：
式I的化合物可通过式X和XI的化合物交叉耦合反应制备，其中，当 J或者G分别是有机金属基团(organometallic group)时，G或J是卤素或 OSO2CF3。适合的有机金属基团包括硼酸或硼酸酯基、B(OH)2、B(OR)2或三 烷基甲锡烷基SnR3，其中R是烷基。反应在适合的有机金属催化剂和溶剂 存在下进行。适合的有机金属催化剂包括钯(0)络合物，例如四(三苯基膦)合 钯(0)或三(二亚苄基丙酮)合二钯(0)和适合的三芳基膦或三芳基胂配体，例如 三苯基膦、三(邻甲苯基)膦或三苯基胂。适合的溶剂包括惰性的醚溶剂，例 如1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃或1，4-二噁烷或醇类，如乙醇，或其混合物。 如果式X或XI的化合物是硼酸，除了其他试剂外，合适的碱的存在优选。 适合的碱包括碳酸钠、碳酸铯和氢氧化钡。反应在0-120℃温度下进行，并 优选在60-120℃温度下进行。
其中G或J是有机金属基团的式X的化合物，或其中J或G分别是有 机金属基团的式XI的化合物，可从其中G或J是氢、卤素或OSO2CF3的相 应化合物通过适合的金属化或者交换(exchange)方法制备。其中有机金属基 团是B(OH)2的化合物，可从具有氢或卤素基团的适合的芳香族化合物通过 转化成相应芳基锂或芳基镁化合物，然后通过与三烷基硼酸酯反应并随后水 解得到的硼酸酯而制备。相似地，其中有机金属基团是三烷基甲锡烷基的化 合物，可从具有氢或卤素基团的适合的芳香族化合物通过转化成相应芳基锂 或芳基镁化合物，然后通过与合适的三烷基甲锡烷基卤化物反应而制备。芳 基锂或芳基镁化合物的形成在适合的惰性溶剂例如四氢呋喃中进行。或者， 其中有机金属基团是B(OH)2的化合物，可从具有卤素或OSO2CF3基团的适 合的芳香族化合物通过与二(pinacolato)合二硼和有机金属催化剂反应，然后 水解得到的硼酸酯来制备，其中所述有机金属基团是三烷基甲锡烷基的化合 物，可从具有卤素或OSO2CF3基团的适合的芳香族化合物通过与合适的二 (三烷基锡)在有适合的有机金属催化剂存在的情况下反应制备。反应在适合 的惰性溶剂例如四氢呋喃中进行，并且适合的有机金属催化剂包括例如四 (三苯基膦)合钯(0)。反应在大约0℃至大约150℃温度，优选大约20℃至大 约100℃下进行。进行这种转化的典型的方法为本领域技术人员所熟知。
式I的放射性化合物的合成可使用适合的上述描述方法中的放射性的起 始物料制备，由此在一种起始物料中的基团R1是需要将其掺入式I的化合物 的放射性同位素。这种起始物料通过有机化学合成和放射化学合成领域技术 人员已知的方法合成。放射性同位素开始引入到起始物料中最通常是采用适 合的放射性试剂，通过芳香族取代反应或官能团转化反应进行。用于本发明 的化合物，其中放射性同位素是氚，或卤素的放射性同位素，用于放射性同 位素开始引入的适合的放射性试剂将包括氚气体或放射性元素卤素或金属 卤化物。可用于氚的引入使用的方法的具体的实例包括芳族卤化物催化还 原，由此前体中的一种或多种卤素取代基在过渡金属催化剂存在下被氚气还 原，或交换方法(exchang procedure)，由此通过在有机金属催化剂存在下用氚 气处理将氢交换成氚。可被用来引入卤素放射性同位素的方法的具体实例包 括用适合放射性亲电子的卤素源进行卤化。当亲电取代反应作用于芳基三烷 基甲锡烷基前体上时，用适当的放射性卤素的亲电子源转化芳基甲锡烷基成 为芳基卤化物的处理方法，对放射性的溴化物或碘化物的引入是尤其可用 的。另一种有用的方法是在亲核取代反应中用适合的放射性金属卤化物代替 离去基团。该方法尤其可用于18F的引入，通过用18F-氟化物亲核取代适合 的离去基团。
在放射合成中，如果在合成的顺序中，引入放射性同位素的反应尽可能 迟地进行是优选的，最优选作为最后的步骤。因此对于合成本发明放射性化 合物尤其有用的方法在下面的方案2中说明，其中放射性同位素的引入作为 最后的合成步骤进行：
方案2
其中：
Ar′是式XIII的基团：
其中：
在各种情况下，D独立地是CR2或N；
条件是在各种情况下，R2独立地是R1，或是选自卤素或三烷基甲锡烷 基的前体基团，即在描述的方案2中转化成为式I中R1的情况，其是氢或者 卤素的放射性同位素。
式XII的中间体和用于转化式XII化合物成为式I化合物的方法仍是本 发明的又一方面。本发明这方面的具体实施方案描述如下。
(1)R2＝卤素，转化成R1＝3H
在式XII中一种或多种情况下的R2是卤素，优选溴或碘，并通过包括用 氚气在过渡金属催化剂存在下处理式XII化合物的方法，转化成其中相应情 况下的R1是氚的式I的化合物。适合的过渡金属催化剂包括钯、铂、铑，其 可以以元素的形式，包括如金属黑、氧化物、氢氧化物，及在各种载体上。
在本发明该方面的具体的的方案中，式XII的化合物是：
具有下式的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶]
(2)R2＝三烷基甲锡烷基，转化成R1＝卤素
式XII中一种或多种情况下的R2是三烷基甲锡烷基，例如三甲基甲锡烷 基或三丁基甲锡烷基，并通过包括用卤素放射性同位素的亲电子形式处理式 XII的化合物的方法，转化成其中相应情况下的R1是卤素的式I的化合物。 卤素的适合亲电子形式包括元素的卤素、N-卤代琥珀酰亚胺，或通过与氧化 剂反应转化成亲电子的形式的金属卤化物。
(3)R2＝合适的离去基团，转化成R1＝18F
在式XII中一种或多种情况下的R2是适合的离去基团如重氮，三烷基 铵、硝基或卤素，并通过包括用18F-氟化物处理式XII的化合物的方法，转 化至其中相应情况下的R1是18F的式I的化合物。该方法优选在高温下进行， 优选高于100℃在极性溶剂例如二甲亚砜或二甲砜中进行。
药理学
化合物作为放射配体的适合性可通过竞争结合测定确定化合物非放射 性标记形式的结合效力来评价，由此该化合物相对于已知的烟碱配体[125I]-α- 银环蛇毒素(BTX)的亲合力被测定。
试验A-α7 nAChR亚型亲合力测定
[125I]-α-银环蛇毒素(BTX)与大鼠海马膜的结合。将大鼠海马在20体积 的冷匀浆缓冲液(HB：成分浓度(mM)：三(羟甲基)氨基甲烷50；MgCl2 1； NaCl 120；KCl 5：pH 7.4)中匀浆。将匀浆液在1000g离心5分钟，保存上 清液并将沉淀物再提取。将收集的上清液在12000g离心20分钟，洗涤，并 用HB再悬浮。在21℃，将膜(30-80μg)与5nM[125I]α-BTX、1mg/mL BSA (牛血清白蛋白)、待测药物以及2mM CaCl2或者0.5mM EGTA(乙二醇-二(β- 氨基乙基醚)温育2小时，然后使用Brandel细胞收集器通过Whatman玻璃 纤维滤器(厚度C)过滤并洗涤4次。用1％(BSA/0.01％PEI(聚乙烯亚胺)水溶 液预处理过滤器3小时是降低过滤器空白(每分钟总计数的0.07％)的关健。 非特异性的结合通过100μM(-)烟碱说明，并且特异结合典型地是75％。
试验B-对α4nAChR亚型亲合力测定
[3H]-(-)-烟碱结合。用从Martino-Barrows和Kellar(Mol Pharm(1987)31： 169-174)改良的方法，如在[125I]α-BTX结合测定中将大鼠脑(皮层和海马)匀 浆化，以12,000×g离心20分钟，洗涤两次，然后再悬浮在包含100μM氟 磷酸二异丙基酯的HB中。在4℃20分钟后，将膜(大约0.5mg)与3nM [3H]-(-)-烟碱、待测药物、1μM阿托品和2mM CaCl2或者0.5mM EGTA在 4℃温育1小时，然后使用Brandel细胞收集器通过Whatman玻璃纤维滤器(厚 度C)(用0.5％PEI预先处理1h)过滤。非特异性的结合通过100μM卡巴胆 碱说明，并且特异结合典型地是84％。
试验A和B的结合数据分析
IC50值和pseudo Hill系数(nH)使用非线性的曲线拟合程序 ALLFIT(DeLean A，Munson P J and Rodbard D(1977)Am.J.Physiol.， 235：E97-E102)计算。饱和曲线适于一维(one site)模型，使用非线性回归程序 ENZFITTER(Leatherbarrow，R.J.(1987))，对于125I-α-BTX和[3H]-(-)-烟碱配 体分别得到1.67和1.70nM的KD值。Ki值使用常规Cheng-Prusoff公式估 算：
Ki-[IC50]/((2+([配体]/[KD])n)l/n-1)
其中，只要nH＜1.5，使用n＝1的值，及当nH≥1.5时，使用n＝2的值。 样品测定重复3次并且典型地±5％。Ki值使用6种或更多药物浓度确定。本 发明的化合物是具有在试验A或者试验B中结合亲合力(Ki)小于1000nM的 化合物，表明它们有希望具有有用的治疗的活性。
实施例
中间体1：(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)- 呋喃并[2，3-b]吡啶]
将(2′R)-5′-溴螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶](690 mg，2.34mmol)(如US6,110,914中描写制备，其公开作为参考在此引入)， 六甲基二锡(hexamethylditin)(1.225g，0.27mmol)和四(三苯基膦)合钯(0)(266 mg，0.027mmol)与10mL的甲苯混合，并在氮气下密闭。将混合物搅拌并 在120℃在氮气下加热4h。使混合物冷却，然后通过硅藻土过滤。将滤液用 氯仿稀释，用饱和碳酸氢钠洗涤，通过MgSO4干燥，过滤，然后将溶剂蒸 发。将残余物使用梯度的氨化甲醇的氯仿溶液通过快速色谱法纯化，得到灰 白固体状的标题化合物；m/z 377379381(M+)。
实施例1：(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
将(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶](190mg，0.50mmol)的无水甲苯(5mL)溶液用2-溴氟苯(88mg， 0.50mmol)和四(三苯基膦)合钯(0)(58mg，0.05mmol)处理。将得到的溶液在 110℃在氮气氛下加热45分钟。该反应在t＝0分和t＝30分取样，通过LC/MS 分析。该反应基本上在t＝30分完成。使该反应混合物冷却至室温，接着通 过硅藻土过滤。将滤饼用10mL的氯仿冲洗，将合并的滤液/洗涤液用旋转 蒸发仪浓缩。将残余物用制备HPLC(Waters C18柱，用0-80％乙腈的0.1％v/v 三氟乙酸缓冲水溶液洗脱，20分钟)，得到68mg的无色的油状标题化合物。
实施例2：(2′R)-5′-(4-氨基-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)- 呋喃并[2，3-b]吡啶
在氮气氛下，向25mL烧瓶中5mL体积的无水甲苯中用搅拌棒搅拌下 连续加入(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶](181mg，0.478mmol)、四(三苯基膦)合钯(0)(52mg，0.045mmol) 和4-溴-3-氟苯胺(91mg，0.478mmol)。在搅拌下将混合物加热至120℃21 小时，然后使其冷却至环境温度。将反应混合物用10mL氯仿处理，搅拌5 分钟。然后通过硅藻土层过滤。将滤液蒸干，将玻璃状的残余物溶于6mL 的3∶2乙腈/水中，然后在C18柱上通过HPLC纯化，用包含0.1％TFA的乙 腈/水梯度洗脱。将包含产物的馏分合并，在真空下将溶剂除去，然后将胶状 残余物用己烷和乙醚研制。将残余物用4mL饱和NaHCO3水溶液处理，然 后用氯仿(3×5mL)萃取混合物。将合并的萃取液用MgSO4干燥，过滤并蒸 发，得到31mg的无色固体产物(12271-103-A)。NMR(DMSO-d6)：δ7.926(s， 1H)，7.609(s，1H)，7.110(t，1H，J＝8.7Hz)，6.429(s，1H)，6.420(dd，1H，J＝23Hz， 0.5Hz)，3.440(d，1H，J＝16.5Hz)，3.269(s，1H)，3.103(d，1H，J＝16.8Hz)，3.057(d， 1H，J＝13.8Hz)，2.951(d，1H，J＝14.4Hz)，2.792(t，2H，J＝8.4Hz)，2.685(t，2H， J＝7.8Hz)，1.94(m，2H)，1.60(m，2H)。
实施例3：(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
向装有磁力搅拌器的瓶中，在乙腈(0.5mL)中搅拌的(2′R)-5′-(4-氨基-2- 氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(30mg，0.092 mmol)的悬浮液中，加入CuBR2(4mg，0.018mmol)，然后加入溴(19μL，0.368 mmol)，接着将松覆盖的瓶在50℃搅拌加热45分钟。此后，加入亚硝酸叔 丁酯(13μL，0.11mmol)，其导致立即起泡。在50℃再搅拌30分后，将混 合物冷却至环境温度，然后用10％的Na2SO3水溶液(大约200μL)稀释，并 将暗褐色反应混合物变色至黄色。将混合物用水稀释，然后用氯仿(2×3mL) 萃取。将合并的萃取液用稀释的Na2CO3水溶液洗涤，然后用MgSO4干燥。 将混合物过滤并将滤液蒸干生成黄色玻璃状固体的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟 苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(43mg)。 NMR(DMSO-d6)：δ8.127(s，1H)，7.988(d，1H，JFH＝7.5Hz)，7.820(s，1H)， 3.482(d，1H，J＝17.0Hz)，3.271(s，1H)，3.154(d，1H，J＝17.6Hz)，3.097(d，1H， J＝16.4Hz)，2.984(d，1H，J＝15.1Hz)，2.807(t，2H，J＝7.9Hz)，2.701(t，2H，J＝7.6 Hz)，1.97(m，2H)，1.60(m，2H)。MS：[M+H]+m/z 545(30％)，547(100％)， 549(80％)，551(20％)。
实施例4A：氘标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
将钯(在碳上5％，4mg)置于10mL装有磁力搅拌棒的烧瓶中。在烧瓶 中形成氘气氛，然后将4mg的(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯基)螺[1-氮杂双环 [2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶的1mL的95％乙醇和50μL的三乙胺 溶液中加入。将混合物在D2下用力搅拌85分，然后逐步进行减压下蒸发溶 剂、用氯仿悬浮残余物，通过硅藻土层过滤接着蒸发滤液得到1.8mg的氘标 记的化合物m/Z 312(13％)，313(92％)，314(100％)，315(17％)，经计算含有 2.34mol氘/mol。
实施例4B：氚标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
使用上述类似于步骤(d)的方法，使用氚气从(2′R)-5′-(3，4，5-三溴-2-氟苯 基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶化合物进行氘标记。 得到氘标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶，比活度69Ci/mmol，相当于2.37mol氚/mol)。
实施例4C：[18F]标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶
(a)N，N-二甲基-2-溴苯胺
将2-溴苯胺(21.3g，124mmol)和硼氢化钠(27.5g)悬浮在THF(～100mL) 中，将该混悬液以分部分的方式加到37％福尔马林(35mL)、硫酸水溶液(3M， 35mL)和THF(250mL)的混合物中，其在冷水浴中搅拌。当加入大约完成50％ 时，进一步加入硫酸水溶液(3M，35mL)。在加入完成后，将混合物再搅拌1 小时，然后加水。将混合物通过加入固体氢氧化钾碱化，然后用乙醚萃取。将 乙醚萃取物用水和盐水洗涤，然后干燥，过滤接着蒸发。将残余物在减压下进 行bulb-to-bulb蒸馏，得到油状标题化合物(21.2g)，MS(m/z)200，202(MH+)。
(b)三氟甲烷磺酸2-溴苯基三甲基铵
将N，N-二甲基-2-溴苯胺(2.0g，10mmol)在-78℃在惰性气氛下搅拌。将 三氟甲基磺酸甲酯(1.5mL，2.2g，13mmol)加入，然后搅拌混合物并使其通 过2h温热至室温。然后将混合物在己烷和水之间分配。将水层蒸发，然后 将溶剂加到残余物中，然后蒸发；使用连续的甲醇、甲基叔丁基醚和最后的 己烷为溶剂重复该过程。将残余物从异丙醇/己烷结晶得到油状标题化合物。
(c)([18F]标记的(2′R)-5′-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋 喃并[2，3-b]吡啶
钾[18F]-氟化物制备如下，18O水的质子轰击，接着在Dowex离子交换树 脂上俘获氟化物阴离子并用稀碳酸钾洗脱。将氟化钾与三氟甲烷磺酸2-溴苯 基三甲基铵在适合的非质子溶剂中加热，得到2-溴-[18F]-氟苯。钾阳离子掩 螯合基如4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷可有益于该 反应成功进行。然后将2-溴-[18F]-氟苯用(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺[1-氮杂双 环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶在类似于上述实施例1中描述的条 件下处理，适合于PET示踪物的小规模合成。将化合物用反相HPLC纯化。
实施例5：(2′R)-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
(a)(2′R)-(5-甲酰基-2-硝基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃 并[2，3-b]吡啶
将3-溴-4-硝基苯甲醛(247mg，1.07mmol)、(2′R)-5′-三甲基甲锡烷基螺 [1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(406mg，1.07mmol)和 Pd(PPh3)4(186mg，161μmol)在无水甲苯(15mL)中的混合物在氩气氛下加热 回流20小时。将混合物真空浓缩，溶于MeOH(10mL)中接着通过0.45μm 滤过器过滤。将溶液浓缩并再溶解在1∶1乙腈∶H2O中。将产物通过制备 反相色谱分离，使用梯度的乙腈/水洗脱，得到橙色油状化合物(156mg，40 ％)。
(b)(2′R)-(2-氟-5-甲酰基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并 [2，3-b]吡啶
将氟化钾水溶液(7.5μL，4.1μmolKF)转移到包含4，7，13，16，21，24-六氧代 -1，10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷(5mg，13.2μmol)和K2CO3(0.5mg，3.62 μmol)的500μL乙腈溶液的锥形玻璃瓶中。通过用无水乙腈(3×300μL)在100 ℃在氩气流下共沸蒸馏除去水。将500μl无水DMSO加入以溶解残余物。 向该溶液中加入(2′R)-(5-甲酰基-2-硝基苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷 -3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡啶(1.5mg，4.1μmol)的250μL的无水DMSO溶液。 将瓶用面向间隔的特氟隆密封，接着在130℃加热。通过反相LC-MS监测 反应进行，发现产物的收率在大约25分钟达到最大值(69％)。将反应混合物 用水稀释至5mL并装入用甲醇然后用水冲洗的预处理的C18硅胶柱 (cartridge)(500mg)中。将装载的柱用5mL的水冲洗，然后用2mL的MeOH洗脱标题化合物至4mL平底的玻璃瓶中。通过在100℃在氩气流下加热该 溶液除去甲醇。使用无水乙腈(2×300μL)进一步共沸蒸馏，除去任何残留水。
(c)(2′R)-(2-氟苯基)螺[1-氮杂双环[2.2.2]辛烷-3，2′(3′H)-呋喃并[2，3-b]吡 啶
虽然瓶还在氩气下，但不加热，加入200μL的无水二噁烷，然后加入 RhCl(PPh3)3(6.5mg，7.0μmol)。将瓶密封并在130℃加热。通过反相LC-MS 监测反应进行，发现产物的收率在大约10分中达到最大值(66％)。通过反应 混合物在适合的HPLC MS中的分级，和具有与独立地制备标题化合物的可 信的实例一致的质量(mass)和保留时间的洗出液的检测，确认标题化合物的 合成。
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