胸腺嘧啶类化合物及其作为分子探针靶材料的用途

摘要

本发明提供下述通式3，3’，5’-保护的2-去氧胸腺嘧啶的化合物和制备方法及其作为肿瘤分子探针的应用。

说明书

技术领域：

本发明涉及肿瘤诊断的分子影像探针2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶的一类靶材料，具体涉及胸腺嘧啶上碱基NH和其保护的基团，五员糖环3’，5’保护的基团和2’-去氧的衍生物及其制备方法以及作为肿瘤诊断的分子影像探针靶材料的应用。 

背景技术：

转基因表达的分子影像是近年来发展起来的最先进的诊断，治疗肿瘤的手段，并成为各国研究肿瘤的前瞻性的技术。2009年我们报道了合成2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶(Radiosynthesis of2’-deoxy-2’-[¹⁸F]fluorothymidine([¹⁸F]FT)，a putative PET agent for imaging HSV-TK expression.Current Radiopharmaceuticals，2(1)，72-85，(2009))用于HSV-TK表达的影像(P.Kumar，A.Zhou，W.Sun，M.Wuest，E.Knaus，L.Wiebe.Synthesis and initial in vitro and in vivo evaluation of2’-[¹⁸F]Fluoro-2’-deoxythymidine([¹⁸F]FT)in TK-expressing tumor cells and tissue，2010 World Molecular Imaging Congress，September 8-11，Kyoto，Japan(2010))。为了优化2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶的标记收率，我们设计并制备了一类2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶的靶材料。我们发现2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶的放化收率比文献报道的靶材料高出许多，目前这一类新的靶材料是未知化合物还没有相应的物理数据和文献报道。 

发明内容：

本发明的一个目的是提供分子影像显影剂2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶的靶材料。 

本发明的一个目的是提供该类靶材料的制备方法。 

本发明的一个目的是提供该类靶材料在制备2’-脱氧-2’-[氟-18]胸腺嘧啶正电子药物上的应用。 

本发明提供一个如下通式(I)3，3’，5’-保护的2-去氧胸腺嘧啶的衍生物： 

其中R＝氢或Ac，MOM，EE，Piv，Tr，DMTr，MTr，TMS，TBS，THP，Bn，TIPS； 

R¹＝氢或羰基的C₁-C₂₀直链，支链烷基或芳香基； 

L＝离去基团为I，OTf，ONs，OTs，OMs； 

本发明还提供了上述通式(I)所示的3，3’，5’-保护的2-去氧胸腺嘧啶的衍生物的制备方法，可以通过以下二个或三个反应得到： 

方法一，通过下面保护，上离去基团，再保护的三步反应得到式(I)化合物。将式(II)化合物的3’-，5’-位羟基保护，接着在2’-上将羟基换成离去基团，然后将碱基上的NH保护得到3’，5’-保护的2-去氧胸腺嘧啶的衍生物。 

方法二，通过下面上离去基团，再保护的二步反应得到式(I)化合物。 

将式(II)化合物在2’-上将羟基换成离去基团，然后将3’-，5’-位上羟基，碱基上的NH保护得到3’，5’-保护的2-去氧胸腺嘧啶的衍生物。 

具体实施方式：

实施例一： 

在1mmol的式(II)化合物的吡啶溶液中加入2mmol的TrCl，室温搅拌过夜，反应液加入浓度为1N的 相当的盐酸去除吡啶，水洗后用二氯甲烷萃取，干燥后浓缩，用丙酮/正己烷重结晶得到化合物(IIIa)。熔点为145-146度。 

¹HNMR CDCl₃，9.49(s，1H，NH)；7.65(s，1H，6-H)；7.19-7.36(m，30H，6×Ph)；6.28(d，1H，J＝2Hz，1’-H)；3.99(s，1H，2’-H)；3.88-3.91(m，3H，3’-H，4’-H，OH)；2.95-3.33(m，2H，5’-H)；1.70(s，1H，CH₃) 

高分辨质谱742.8569 测量值742.8570 

实施例二： 

在1mmol的式(IIIa)化合物的二氯甲烷溶液中加入10mmol的吡啶和1mmol的MsCl，室温搅拌20分钟，用相当的盐酸除去过量的吡啶，水洗后用二氯甲烷萃取，干燥后浓缩，残留物用二氯甲烷/乙酸乙酯层析柱分离，得到一果酱状的化合物(IVa)。 

¹HNMR CDCl₃8.72(b，1H，NH)；7.24-7.40(m，31H，6-H，6×Ph)；6.40(d，1H，J＝2.1Hz，1’-H)；5.05(s，1H，2’-H)；4.29(s，1H，3’-H)；4.07(s，1H，4’-H)；2.48-2.93(m，2H，5’-H)；2.48(s，3H，SO₂CH₃，1.78(s，3H，CH₃) 

元素分析：计算值C，71.69；H，5.40；N，3.41；S，3.91；测量值C，71.62；H，5.39；N，3.40；S，3.89 

实施例三： 

在1mmol的式(IVa)化合物的四氢呋喃溶液中加入1mmol的DMAP和1mmol的Boc₂O，室温搅拌20分钟，减压去除四氢呋喃，残留物用二氯甲烷/乙醚层析柱分离，得到一果酱状的化合物(Ia)。 

¹HNMR CDCl₃7.21-7.39(m，31H，6-H，6×Ph)；6.28(d，1H，J＝3.0Hz，1’-H)；5.23(d，1H，J＝3.0Hz，2’-H)；4.27(s，1H，3’-H)，3.89(t，1H，J＝5.4Hz，4’-H)；2.77-2.80(m，2H，5’-H)；2.55(s，3H，SO₂CH₃)；1.77(s，3H，CH₃)；1.63(s，9H，t-Bu) 

元素分析：计算值C，70.42；H，5.69；N，3.04；S，3.48；测量值C，70.40；H，5.60；N，3.02；S，3.45 

实施例四： 

在1mmol的式(II)化合物的四氢呋喃溶液中加入2mmol的三乙胺和1mmol的TIPSCl，室温搅拌2小时，反应液减压浓缩至油状物，水洗后用二氯甲烷萃取，干燥后浓缩，残留物用二氯甲烷/乙酸乙酯层析 柱分离，得到一果酱状的化合物(IIIb)。 

¹HNMR CDCl₃10.1(b，1H，NH)；7.46(s，1H，6-H)；6.10(d，1H，J＝6.1Hz，1’-H)；4.53(t，1H，J＝7.0Hz，2’-H)；4.20(bt，2H，J＝7.9Hz，3’-H，OH)；3.99-4.13(m，2H，5’-H)；3.71-3.76(td，1H，J＝2.8Hz，J＝8.5Hz，4’-H)；1.86(s，1H，CH₃)；0.97-1.14(m，28H，4×i-Pr) 

元素分析：计算值C，52.77；H，8.05；N，5.59；测量值C，52.70；H，8.38；N，5.31 

实施例五： 

在1mmol的式(IIIb)化合物的二氯甲烷溶液中加入3mmol的吡啶和1mmol的NsCl，室温搅拌200分钟，用相当的盐酸除去过量的吡啶，水洗后用二氯甲烷萃取，干燥后浓缩，残留物用二氯甲烷/乙酸乙酯层析柱分离，得到一果酱状的化合物(IVb)。 

¹HNMR CDCl₃8.70(b，1H，NH)；8.00-8.40(dd，4H，J＝8.9Hz，J＝110.5Hz，Ar-H)；7.13(s，1H，6-H)；6.13(d，1H，J＝5.8Hz，1’-H)；5.74(t，1H，J＝5.4Hz，2’-H)；4.54(s，1H，J＝5.9Hz，3’-H)；4.04-4.08(m，1H，4’-H)；3.78-4.13(m，2H，5’-H)；1.91(s，1H，CH₃)；0.95-1.14(m，28H，4×i-Pr) 

元素分析：计算值C，49.03；H，6.32；N，6.13；测量值C，49.05；H，6.30；N，6.15 

实施例六： 

在1mmol的式(Vc)化合物的吡啶溶液中加入2mmol的AcCl，室温搅拌过夜，反应液加入浓度为1N的相当的盐酸去除吡啶，水洗后用二氯甲烷萃取，干燥后浓缩，残留物用二氯甲烷/乙酸乙酯层析柱分离，进一步得到一果酱状的化合物(Ic)(R＝Ac，R¹＝H，L＝ONs)。 

¹HNMR CDCl₃8.64(b，1H，NH)；7.88-8.32(dd，4H，J＝8.8Hz，J＝123.6Hz，NO₂Ar-H)；7.29-7.38(m，10H，Ar-H，6-H)；6.10(d，1H，J＝4.2Hz，1’-H)；5.19-5.21(m，1H，2’-H)；4.66(dd，2H，J＝11.9Hz，J＝39.7Hz，CH₂)；4.55(s，2H，CH₂)；4.27(m，1H，3’-H)；4.17(m，1H，4’-H)；3.66-3.69(m，2H，5’-H)；1.77(s，1H，CH₃) 

高分辨质谱325.2940测量值325.2941 

同样方法可以得到化合物(IVd)(R＝THP，R¹＝H，L＝ONs)。 

¹H NMR CDCl₃ 8.73-8.78(4×s，1H，N-H)；8.35-8.40(m，2H，p-NO₂-benzene-H)7.97-8.02(m，2H，p-NO₂-benzene-H)7.31-7.38(m，1H，H-6)；6.09-6.11(m，1H，H-1’)；5.08(m，1H，H-2’)；4.38-4.78(m，3H，H-3’，THP H-1)；4.20(m，1H，H-4’)；3.55-4.05(m，6H，H-5’，THP H-5)；1.51-1.92(m，15H，CH₃，THP H-2，3，4). 

MS 634.17(M+Na). 

HRMS(C26 H33 N3 012 S Na)：634.16770(Calculated：634.16772) 

实施例七： 

在1mmol的式(IVe)化合物的四氢呋喃溶液中加入1mmol的DMAP和1mmol的BzCl，室温搅拌20分钟，减压去除四氢呋喃，残留物用二氯甲烷/乙醚层析柱分离，得到一果酱状的化合物(Ie)。 

¹HNMR CDCl₃9.06(b，1H，NH)；8.14-8.33(dd，4H，J＝8.8Hz，J＝50.5Hz，NO₂Ar-H)；7.46-8.00(m，10H，Ar-H)；7.36(s，1H，6-H)；6.32(d，1H，J＝3.7Hz，1’-H)；5.50(d，1H，J＝3.3Hz，2’-H)；5.38(d，1H，J＝4.0Hz，3’-H)；4.72-4.84(m，2H，5’-H)；4.47-4.51(m，1H，4’-H)；1.75(s，1H，CH₃)元素分析：计算值C，57.78；H，4.69；N，6.74；测量值C，57.77；H，4.61；N，6.70同样方法可以得到化合物(Id)(R＝THP，R¹＝Boc，L＝ONs)。 

¹H NMR CDCl₃ 8.38-8.42(m，2H，p-NO₂-benzene-H)7.93-8.00(m，2H，p-NO₂-benzene-H)7.29-7.35(m，1H，H-6)；6.05-6.07(m，1H，H-1’)；5.27(m，0.5H，H-2’)；5.03(m，0.5H，H-2’)；4.46-4.72(m，3H，H-3’，THP H-1)；4.23(m，1H，H-4’)；3.69-4.07(m，6H，H-5’，THP H-5)；1.56-1.91(m，24H，CH₃，THP H-2，3，4，t-butyl).MS 734.08(M+Na). 

HRMS(C31 H41 N3 014 S Na)：734.22016(Calculated：734.22015) 

实施例八： 

从回旋加速器标靶上得到氟负离子(95Bq)的经QMA富集，用K₂₂₂的NaHCO₃溶液(0.5mL)洗脱，程控注入到全自动合成模块上，高纯氩气除水，注入3’，5’-二乙酰-2’-去氧三氟甲磺酸酯胸腺嘧啶(If)(5-10mg)的乙腈溶液，微波加热至80℃维持十分钟，0.5N氢氧化钠水溶液水解，缓冲溶液中和，经三氧化二铝柱，C-18柱，一次性微型HPLC得到氟-18标记的2’-去氧-2’-氟胸腺嘧啶(VI)。放化产率为26％，放化纯度大于99％。HPLC滞留时间为16分钟。 

TLC R_f＝0.61(氯仿/甲醇5∶1)(文献：William Sun et al.Radiosynthesis of2’-deoxy-2’-[¹⁸F]fluorothymidine([¹⁸F]FT)，a putative PET agent for imaging HSV-TK expression.Current Radiopharmaceuticals，2(1)，72-85，(2009))。