同位素取代的靶向黑色素瘤的正电子显像剂及其制备方法与用途

摘要

本发明涉及PET技术领域，具体涉及一种同位素取代的靶向黑色素瘤的正电子显像剂及其制备方法与用途。本发明提供式I所示的化合物，其制备方法和用途。所述化合物与黑色素瘤细胞结合迅速，结合力强，灵敏度高，特异性佳，并且在显著降低肝脏对本发明化合物的摄取率的情况下，微小的肺和肝转移仍然可以被灵敏地探测。并且，本发明的显像剂制备方法简单、产品易得，稳定性好。

说明书

技术领域

本发明涉及PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层显像)技术领域，具体涉及一种同位素取代的靶向黑色素瘤的正电子显像剂及其制备方法与用途。

背景技术

恶性黑色素瘤(Malignant Melanoma，MM)是一种起源于黑色素瘤细胞的恶性肿瘤，恶性程度极高，具有高度的转移能力。常可侵犯到真皮组织，扩散到淋巴系统，血流和身体的其他部位，如肺、肝脏，脑和骨等器官。其预后及生存率与临床分期密切相关。患有Ⅰ期和Ⅱ期黑色素瘤的患者可以通过手术切除，且5年生存率达到90％以上。然而，患有Ⅲ期和Ⅳ期黑色素瘤的患者往往对现有治疗方式产生抵抗，预后很差，仅仅6～9个月的中位生存期且3年生存率也只有10～15％。因此，早期诊断和准确的临床分期对于改善恶性黑色素瘤患者预后及优化治疗显得尤为重要。

¹⁸F-FDG是目前使用最为广泛的核素显像剂，已被用于晚期黑色素瘤的分期评价。但遗憾的是，其对于Ⅰ期和Ⅱ期恶性黑色素瘤患者淋巴结转移灶的敏感性不高。同时，¹⁸F-FDG>

临床研究发现，90％以上的黑色素瘤患者的瘤体内都有黑色素的生成，因而黑色素成为黑色素瘤成像和治疗的具有吸引力的靶点之一。目前，苯甲酰胺类及其衍生物探针因与黑色素特异性结合能力良好，被认为是具有应用前景的一类靶向黑色素瘤探针。但是，此类探针往往存在肝脏清除速度慢、摄取较高等缺点，不利于腹部病灶的准确探测。因此，有必要开发上述性能得到改善的显像剂，从而改善其应用效果和适用范围。

发明内容

为了改善现有技术存在的上述问题，本发明提供下式I所示的化合物，

其中，X选自CH或N；

R₁和R₂相同或不同，彼此独立地选自H，无取代或任选被一个或多个R_a取代的下列基团：C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基；

每一个R₃相同或不同，彼此独立地选自R_b或R_f，条件是至少有一个R₃为R_f；

每个R_a相同或不同，彼此独立地选自F、Cl、Br、I、OH、SH、CN、＝O，无取代或任选被一个或多个R_b取代的下列基团：C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基、C_1-40烷基氧基、C_3-20环烷基氧基、3-20元杂环基氧基、C_6-20芳基氧基、5-20元杂芳基氧基、-(CH₂)_p-[O-(CH₂)_q]_r-R₄；

每个R_b相同或不同，彼此独立地选自F、Cl、Br、I、OH、SH、CN、＝O，无取代或任选被一个或多个R_c取代的下列基团：C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基、C_1-40烷基氧基、C_3-20环烷基氧基、3-20元杂环基氧基、C_6-20芳基氧基、5-20元杂芳基氧基、-(CH₂)_p-[O-(CH₂)_q]_r-R₄；

每个R_c相同或不同，彼此独立地选自F、Cl、Br、I、OH、SH、CN、＝O、C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基、C_1-40烷基氧基、C_3-20环烷基氧基、3-20元杂环基氧基、C_6-20芳基氧基、5-20元杂芳基氧基、-(CH₂)_p-[O-(CH₂)_q]_r-R₄；

R_f选自被一个或多个同位素取代的下列基团：C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基、C_1-40烷基氧基、C_2-40烯基氧基、C_3-20环烷基氧基、3-20元杂环基氧基、C_6-20芳基氧基、5-20元杂芳基氧基、-(CH₂)_p-[O-(CH₂)_q]_r-R₄；

所述同位素选自¹⁸F、¹¹C、⁶⁸Ga、⁷⁴Br、⁷⁵Br、⁷⁶Br、⁷⁷Br、⁷⁸Br、⁸⁹Zr、¹²⁴I、⁹⁰Y、¹¹¹Ln、¹⁷⁷Lu、¹⁵³Sm、¹⁸⁶Re或¹⁸⁸Re；

或者作为选择，R_f还可以进一步被一个或多个R_a取代；

R₄选自H，无取代或任选被一个或多个R_a取代的C_1-40烷基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基；

m、r相同或不同，彼此独立地选自1以上的整数，例如1～40的整数，如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；

n、p、q相同或不同，彼此独立地选自0以上的整数，例如0～40的整数，如0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。

根据本发明，所述化合物可具有式II所示的结构：

其中，R₁、R₂和R₃彼此独立地具有上文所述的定义。

根据本发明的示例性实施方案，其中：

X可以选自N；

R₁、R₂可以相同或不同，彼此独立地选自C_1-40烷基，例如C_1-6直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基或异丙基；

R_f选自被一个或多个如下同位素取代的-(CH₂)_p-[O-(CH₂)_q]_r-R₄：¹⁸F、⁷⁴Br、⁷⁵Br、⁷⁶Br、⁷⁷Br、⁷⁸Br、¹²⁴I；

R₄可以选自H或C_1-40烷基；

作为实例，R_f选自被一个或多个¹⁸F取代的-(OCH₂CH₂)_rH，其中r选自例如1、2、3、4或5；

例如，R_f选自-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH₂¹⁸F、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH(¹⁸F)₂、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂C(¹⁸F)₃、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂¹⁸F、-(OCH₂CH₂)_rOCH(¹⁸F)₂、-(OCH₂CH₂)_rOC(¹⁸F)₃、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH₂⁷⁴Br、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH(⁷⁴Br)₂、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂C(⁷⁵Br)₃、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂⁷⁶Br、-(OCH₂CH₂)_rOCH(⁷⁷Br)₂、-(OCH₂CH₂)_rOC(⁷⁸Br)₃、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH₂¹²⁴I、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂CH(¹²⁴I)₂、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂C(¹²⁴I)₃、-(OCH₂CH₂)_rOCH₂¹²⁴I、-(OCH₂CH₂)_rOCH(¹²⁴I)₂、-(OCH₂CH₂)_rOC(¹²⁴I)₃，其中r选自例如1、2、3、4或5。

作为实例，本发明化合物可具有下式III所示的示例性结构：

其中，r可以为1、2、3、4或5。

根据本发明，式I化合物优选具有400-515GBq/μmol的比活度和/或98％以上(如99％)的放化纯。

本发明还提供所述式I化合物的制备方法，包括式I-1化合物与同位素化合物反应得到式I化合物：

其中，每一个R₅相同或不同，彼此独立地选自R₃或被一个或多个离去基团L取代的R₃，条件是至少一个R₅为被一个或多个离去基团L取代的R₃；

每一个L相同或不同，彼此独立地选自例如OTs、I、Br或Cl；

X、R₁、R₂、m和n彼此独立地具有如上所述的定义；

所述同位素化合物选自如下化合物中的一种、两种或更多种：含¹⁸F化合物、含¹¹C化合物、含⁶⁸Ga化合物、含⁷⁴Br化合物、含⁷⁵Br化合物、含⁷⁶Br化合物、含⁷⁷Br化合物、含⁷⁸Br化合物、含⁸⁹Zr化合物、含¹²⁴I化合物、含⁹⁰Y化合物、含¹¹¹Ln化合物、含¹⁷⁷Lu化合物、含¹⁵³Sm化合物、含¹⁸⁶Re化合物或含¹⁸⁸Re化合物；例如为¹⁸F-Fˉ、¹¹CH₃I、⁶⁸GaCl₃、[⁷⁴Br]NaBr、[⁷⁵Br]NaBr、[⁷⁶Br]NaBr、[⁷⁷Br]NaBr、[⁷⁸Br]NaBr、⁸⁹ZrCl₄、⁸⁹ZrC₄O₈、[¹²⁴I]NaI、⁹⁰YCl₃、¹¹¹LnCl₃、¹⁷⁷LuCl₃、¹⁵³SmCl₃，以及¹⁸⁶ReO₄ˉ、¹⁸⁸ReO₄ˉ等形成的化合物。

根据本发明的制备方法，所述反应可以在溶液中进行，例如在无水溶剂中进行，如在无水二甲基亚砜(DMSO)中进行；

根据本发明的制备方法，所述反应的温度可以为50～150℃，例如80～120℃，如100℃；

根据本发明的制备方法，所述反应的时间可以为1～20分钟，例如10分钟；

优选地，所述制备方法还包括使用高效液相色谱对产物进行纯化；

当使用高效液相色谱对产物进行纯化时，可以在0-5min内使用流动相为体积比为80:20的流动相A:流动相B；之后至30min内使用流动相为体积比为50:50的流动相A:流动相B；

流动相A和B为适合酸性分离柱的溶液；

所述流动相A可以为酸性化合物与水体积比为(0.5-2):1000配制成的溶液，所述酸性化合物例如可以为三氟乙酸、浓盐酸、甲酸中的一种、两种或更多种；

所述流动相B可以为酸性化合物乙腈或甲醇体积比为(0.5-2):1000配制成的溶液，所述酸性化合物例如可以为三氟乙酸、浓盐酸、甲酸中的一种、两种或更多种；

优选地，流动相流速为4-8mL/min。

作为实例，所述式I化合物采用如下方法进行制备：

步骤一：¹⁸F-Fˉ的制备和捕集；

步骤二：反应体系除水；

步骤三：标记前体式I-1化合物；

步骤四：纯化产物。

优选地，步骤一中，¹⁸F-Fˉ的制备可包括：采用回旋加速器例如Minitrace通过¹⁸O(p,n)¹⁸F核反应，用质子束流(如9.6MeV、25μA)连续轰击靶(例如轰击靶60min)，得到¹⁸F-Fˉ离子；

¹⁸F-Fˉ的捕集可包括：将含有¹⁸F-Fˉ离子的靶水经氦气加压传出后，通过阴离子交换柱，该交换柱在使用前已处理转化为碳酸盐的形式；

¹⁸F-Fˉ被阴离子交换柱捕获，然后用洗提液将¹⁸F-Fˉ从QMA(阴离子交换柱)中洗脱至标记反应容器。

其中，所述阴离子交换柱可以为WATERS公司的Sep-Pak light Accell Plus QMA小柱；

上述洗提液可以由比例为2-4mg:10-20mg:400-600μL:0.5-1.5mL，例如3mg:15mg:500μL:1mL的K₂CO₃、相转移催化剂(如氨基聚醚，例如kryptofix.k222)、无菌水和乙腈组成；

优选地，步骤二中，反应体系除水步骤可以包括将步骤一的反应容器在真空和氦气流下干燥，然后再在升高的温度下，如50-100℃下真空干燥1-5min；

优选地，步骤三中，将溶解在DMSO中的式I-1化合物加入步骤二除水后的反应容器中，加热条件下搅拌反应，快速冷却；

其中，式I-1化合物与DMSO的质量体积比可以为1mg：120μL；

优选地，所述DMSO为无水DMSO。

优选地，步骤四中，将水和乙腈(例如体积比为1:1)的混合物加入到步骤三的反应容器中，在氮气的推动下加入到制备型高效液相色谱中，开启放射性检测器，采用梯度洗脱方法，流动相流速为6mL/min，收集15-18min流动相至收集瓶；

再在氮气的推动下，收集瓶中的液体通过0.22μm无菌滤膜，压入产物瓶，得到产物溶液；

优选地，所述梯度洗脱方法包括：

将三氟乙酸溶解在蒸馏水中配制成流动相A，其中三氟乙酸和蒸馏水的体积比为1:1000；

将三氟乙酸溶解在色谱级乙腈中配制成流动相B，其中三氟乙酸和乙腈的体积比为1:1000；和

采用如下梯度：0-5min的流动相为体积比为80:20的流动相A:流动相B，之后至30min替换为流动相为体积比为50:50的流动相A:流动相B。

优选地，本发明式I化合物的上述制备方法中的一个或多个步骤在自动化合成设备中进行；

作为实例，所述自动化合成设备是TRACELAB FX_FN。

本发明还提供下式I-1化合物：

其中，R₁、R₂、R₅、X、m和n彼此独立地具有如上所述的定义。

本发明还提供式I-1化合物用于制备式I化合物的用途。

本发明还提供一种显像剂或核素探针，包含式I化合物。

本发明还提供式I化合物用于制备显像剂或核素探针的用途。

本发明还提供式I化合物作为显像剂或核素探针的用途。

根据本发明，所述显象剂或核素探针可用于例如诊断肿瘤(如黑色素瘤)的原发病灶及转移病灶；优选地，所述黑色素瘤的转移病灶可以为肝脏转移病灶、肺转移病灶、脑部器官转移病灶或骨骼转移病灶等。

术语定义和解释

术语“任选/任意”或“任选地/任意地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，该描述包括发生所述事件或情况和不发生所述事件或情况。

术语“C_1-40烷基”应理解为优选表示具有1～40个碳原子的直连或支链饱和一价烃基，优选为C_1-10烷基。“C_1-10烷基”应理解为优选表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直连或支链饱和一价烃基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。特别地，所述基团具有1、2、3、4、5、6、个碳原子(“C_1-6烷基”)，例如甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基，更特别地，所述基团具有1、2或3个碳原子(“C_1-3烷基”)，例如甲基、乙基、正丙基或异丙基。

术语“C_2-40烯基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2～40个碳原子，优选“C_2-10烯基”。“C_2-10烯基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，特别是2或3个碳原子(“C_2-3烯基”)，应理解，在所述烯基包含多于一个双键的情况下，所述双键可相互分离或者共轭。所述烯基是例如乙烯基、烯丙基、(E)-2-甲基乙烯基、(Z)-2-甲基乙烯基、(E)-丁-2-烯基、(Z)-丁-2-烯基、(E)-丁-1-烯基、(Z)-丁-1-烯基、戊-4-烯基、(E)-戊-3-烯基、(Z)-戊-3-烯基、(E)-戊-2-烯基、(Z)-戊-2-烯基、(E)-戊-1-烯基、(Z)-戊-1-烯基、己-5-烯基、(E)-己-4-烯基、(Z)-己-4-烯基、(E)-己-3-烯基、(Z)-己-3-烯基、(E)-己-2-烯基、(Z)-己-2-烯基、(E)-己-1-烯基、(Z)-己-1-烯基、异丙烯基、2-甲基丙-2-烯基、1-甲基丙-2-烯基、2-甲基丙-1-烯基、(E)-1-甲基丙-1-烯基、(Z)-1-甲基丙-1-烯基、3-甲基丁-3-烯基、2-甲基丁-3-烯基、1-甲基丁-3-烯基、3-甲基丁-2-烯基、(E)-2-甲基丁-2-烯基、(Z)-2-甲基丁-2-烯基、(E)-1-甲基丁-2-烯基、(Z)-1-甲基丁-2-烯基、(E)-3-甲基丁-1-烯基、(Z)-3-甲基丁-1-烯基、(E)-2-甲基丁-1-烯基、(Z)-2-甲基丁-1-烯基、(E)-1-甲基丁-1-烯基、(Z)-1-甲基丁-1-烯基、1,1-二甲基丙-2-烯基、1-乙基丙-1-烯基、1-丙基乙烯基、1-异丙基乙烯基。

术语“C_2-40炔基”应理解为表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2～40个碳原子，优选“C₂-C₁₀炔基”。术语“C₂-C₁₀炔基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，特别是2或3个碳原子(“C₂-C₃-炔基”)。所述炔基是例如乙炔基、丙-1-炔基、丙-2-炔基、丁-1-炔基、丁-2-炔基、丁-3-炔基、戊-1-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基、戊-4-炔基、己-1-炔基、己-2-炔基、己-3-炔基、己-4-炔基、己-5-炔基、1-甲基丙-2-炔基、2-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-2-炔基、3-甲基丁-1-炔基、1-乙基丙-2-炔基、3-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-4-炔基、1-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-3-炔基、1-甲基戊-3-炔基、4-甲基戊-2-炔基、1-甲基戊-2-炔基、4-甲基戊-1-炔基、3-甲基戊-1-炔基、2-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-2-炔基、1-丙基丙-2-炔基、1-异丙基丙-2-炔基、2,2-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-2-炔基或3,3-二甲基丁-1-炔基。特别地，所述炔基是乙炔基、丙-1-炔基或丙-2-炔基。

术语“C_3-20环烷基”应理解为表示饱和的一价单环或双环烃环，其具有3～20个碳原子，优选“C_3-10环烷基”。术语“C_3-10环烷基”应理解为表示饱和的一价单环或双环烃环，其具有3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子。所述C_3-10环烷基可以是单环烃基，如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基或环癸基，或者是双环烃基如十氢化萘环。

术语“3-20元杂环基”意指饱和的一价单环或双环烃环，其包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子，优选“3-10元杂环基”。术语“3-10元杂环基”意指饱和的一价单环或双环烃环，其包含1-5个，优选1-3个选自N、O和S的杂原子。所述杂环基可以通过所述碳原子中的任一个或氮原子(如果存在的话)与分子的其余部分连接。特别地，所述杂环基可以包括但不限于：4元环，如氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基；5元环，如四氢呋喃基、二氧杂环戊烯基、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、吡咯啉基；或6元环，如四氢吡喃基、哌啶基、吗啉基、二噻烷基、硫代吗啉基、哌嗪基或三噻烷基；或7元环，如二氮杂环庚烷基。任选地，所述杂环基可以是苯并稠合的。所述杂环基可以是双环的，例如但不限于5,5元环，如六氢环戊并[c]吡咯-2(1H)-基环，或者5,6元双环，如六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-2(1H)-基环。含氮原子的环可以是部分不饱和的，即它可以包含一个或多个双键，例如但不限于2,5-二氢-1H-吡咯基、4H-[1,3,4]噻二嗪基、4,5-二氢噁唑基或4H-[1,4]噻嗪基，或者，它可以是苯并稠合的，例如但不限于二氢异喹啉基。根据本发明，所述杂环基是无芳香性的。

术语“C_6-20芳基”应理解为优选表示具有6～20个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环，优选“C_6-14芳基”。术语“C_6-14芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C_6-14芳基”)，特别是具有6个碳原子的环(“C₆芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“C₉芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“C₁₀芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基，或者是具有13个碳原子的环(“C₁₃芳基”)，例如芴基，或者是具有14个碳原子的环(“C₁₄芳基”)，例如蒽基。

术语“5-20元杂芳基”应理解为包括这样的一价单环、双环或三环芳族环系：其具有5～20个环原子且包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子，例如“5-14元杂芳基”。术语“5-14元杂芳基”应理解为包括这样的一价单环、双环或三环芳族环系：其具有5、6、7、8、9、10、11、12、13或14个环原子，特别是5或6或9或10个碳原子，且其包含1-5个，优选1-3各独立选自N、O和S的杂原子并且，另外在每一种情况下可为苯并稠合的。特别地，杂芳基选自噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、三唑基、噻二唑基、噻-4H-吡唑基等以及它们的苯并衍生物，例如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基等；或吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，以及它们的苯并衍生物，例如喹啉基、喹唑啉基、异喹啉基等；或吖辛因基、吲嗪基、嘌呤基等以及它们的苯并衍生物；或噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基等。

除非另有说明，杂环基、杂芳基或亚杂芳基包括其所有可能的异构形式，例如其位置异构体。因此，对于一些说明性的非限制性实例，吡啶基或亚吡啶基包括吡啶-2-基、亚吡啶-2-基、吡啶-3-基、亚吡啶-3-基、吡啶-4-基和亚吡啶-4-基；噻吩基或亚噻吩基包括噻吩-2-基、亚噻吩-2-基、噻吩-3-基和亚噻吩-3-基。

上述对术语“烷基”，如“C_1-40烷基”的定义同样适用于含有“C_1-40烷基”的其他术语，例如术语“C_1-40烷基氧基”、“C_1-40烷氧基”、“C_1-40烷基硅基”和“C_1-40烷基硅基氧基”等。同样地，上述对术语“C_2-40烯基”、“C_2-40炔基”、“C_3-20环烷基”、“C_5-20环烯基”、“3-20元杂环基”、“C_6-20芳基”和“5-20元杂芳基”的定义相应地同样适用于含有其的其他术语，如术语“C_2-40烯基氧基”、C_2-40炔基氧基”、“C_3-20环烷基氧基”、“3-20元杂环基”、“3-20元杂环基氧基”、“C_6-20芳基氧基”、“C_6-20芳基烷基”和“5-20元杂芳基烷基”等。

有益效果

本发明化合物及含有该化合物的显像剂及探针的优点包括但不限于：

(1)与黑色素瘤细胞结合迅速，仅需要1min肿瘤部位就可以清晰显像；

(2)与黑色素瘤细胞结合力强，例如2h肿瘤部位靶/非靶比值依然保持在19.51±1.51；

(3)灵敏度高；肝脏对本发明化合物的摄取极大降低，然而微小的肺和肝部转移病灶仍然可以被灵敏地探测；

(4)特异性佳；本发明化合物对非产生黑色素的肿瘤部位没有显像，而有黑色素的肿瘤部位可以被非标记标准品阻断，证明其与黑色素瘤细胞的特异性结合能力；

(5)本发明的显像剂制备方法简单、产品易得，稳定性好。

附图说明

图1为实施例1前体化合物3、¹⁸F-PEG₃-FPN及其标准品¹⁹F-PEG₃-FPN的合成路线。

图2为TRACERLAB FX_FN自动化合成系统的管路示意图。

图3为¹⁸F-PEG₃-FPN及其标准品¹⁹F-PEG₃-FPN的分析型HPLC图。其中，图A为¹⁸F-PEG₃-FPN与其标准品¹⁹F-PEG₃-FPN的HPLC的对比图。图B为¹⁸F-PEG₃-FPN在聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和人血清中3h、6h的高效液相色谱图。

图4为¹⁸F-PEG₃-FPN体外细胞实验。图A为¹⁸F-PEG₃-FPN在30min、60min和120min对于B16F10细胞和A375细胞的摄取实验。图B为¹⁸F-PEG₃-FPN与B16F10细胞中黑色素结合的阻断实验。

图5为¹⁸F-PEG₃-FPN在荷B16F10瘤鼠模型中40min动态成像。

图6为¹⁸F-PEG₃-FPN注射后1h在不同荷瘤鼠模型中的PET静态显像。其中，图A为荷B16F10瘤鼠模型的PET静态显像，图B为荷B16F10瘤鼠模型的阻断显像，图C为荷A375m瘤模型的PET静态显像。

图7为¹⁸F-PEG₃-FPN在C57BL/6小鼠肝转移模型中的PET显像。图A和图B分别为不同B16F10肝转移程度的PET显像，图C和图D分别是现象后处死后进行解剖观察黑色素转移瘤情况。图E是黑色素瘤肝转移病理结果。

图8为¹⁸F-PEG₃-FPN在C57BL/6小鼠肺转移模型中的PET显像。图A和图B分别为注射不同剂量B16F10细胞后肺转移病灶的PET显像，图C和图D分别是C57BL/6在显像后被处死进行解剖观察黑色素转移瘤情况。图E是黑色素瘤肺转移病理结果。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的显像剂及其制备方法和应用做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1：

实施例1化合物¹⁸F-PEG₃-FPN的合成路线如图1所示。

¹⁸F-PEG₃-FPN的制备工艺的管路示意图如图2所示，具体过程如下：

一、自动合成前的准备：

1.将管路中阀门V17和阀门V15处短接。

2.向阀门V1控制的容器瓶中加入1.5mL洗提剂，该洗提剂用3mg K₂CO₃，15mg相转移催化剂kryptofix.k222，500μL无菌水和1mL乙腈配置；

向阀门V3控制的容器瓶中加入事先溶于600μL无水DMSO溶液的前体5mg；

向阀门V6控制的容器瓶中加入2mL液体(水/乙腈50/50)。

二、合成过程

步骤一：18F-Fˉ的制备与捕集。以氧-18丰度＞95％的[¹⁸O]H₂O为原料，采用美国GE公司的小型医用回旋加速器(Minitrace)通过18O(p,n)18F核反应，用9.6MeV、25μA的质子束流连续轰击靶60min，得到18F-Fˉ离子。照射过的含18F-Fˉ的靶水被氦气加压传出后，通过阴离子交换柱(Sep-Pak>

步骤二：体系除水。将步骤一标记反应容器在真空条件下55℃30mL/min氦气流下干燥3.5min。85℃真空干燥1.5min。

步骤二的具体操作为关闭阀门V1、阀门V13，标记反应瓶升温至55℃，打开阀门V20通氦气，密闭蒸干3.5min。然后升温至85℃，密闭蒸干1.5min。

步骤三：标记前体化合物3。将5mg前体化合物3溶解在600μL无水DMSO中，加入步骤二干燥后的标记反应容器中，100℃条件搅拌反应10min，快速冷却至室温。步骤三的具体操作为关闭阀门V20、打开阀门V3、V19，打开阀门V3后关闭阀门V5、阀门V19，加热至100℃、搅拌反应10min。标记反应瓶下方打开COOLING AIR按钮，通气将反应瓶内温度迅速降低至35℃。

步骤四：纯化。将2mL体积比为1:1的水和乙腈的混合物加入到步骤三的反应容器中，在氮气的推动下加入到制备型高效液相色谱中，开启放射性检测器，采用梯度洗脱方法，流动相流速为6mL/min，收集16min左右的流动相至收集瓶。再在氮气的推动下，收集瓶中的液体通过0.22μm无菌滤膜，压入产物瓶，得到¹⁸F-PEG₃-FPN溶液。所述梯度洗脱方法具体为将1mL三氟乙酸溶解在1000mL蒸馏水中配制成流动相A；将1mL三氟乙酸溶解在1000mL色谱级乙腈中配制成流动相B。0-5min内流动相为体积比为80:20的流动相A:流动相B，之后至30min内流动相为体积比为50:50的流动相A:流动相B。步骤四的具体操作为关闭阀门V24后反应瓶内压力上升，然后打开NEEDLE>

取¹⁸F-PEG₃-FPN溶液100μCi/200μL，分别于1h、3h通过放射性高效液相色谱(HPLC，250mm×4.6mm)测定放射化学纯度和稳定性。放射性HPLC采用梯度洗脱具体方法如下：流动相流速为1mL/min，0-5min内流动相为体积比为95:5的流动相A:流动相B，之后至35min内流动相为体积比为40:60的流动相A:流动相B，之后至40min内流动相为体积比为95:5的流动相A:流动相B，最后回到基线。标记化合物¹⁸F-PEG₃-FPN，其标记率为44.68％，比活度509GBq/μmoL。¹⁸F-PEG₃-FPN与其标准品¹⁹F-PEG₃-FPN经分析型HPLC的鉴定结果如图3A所示，表明成功合成了预期的标记化合物¹⁸F-PEG₃-FPN。图3B显示，¹⁸F-PEG₃-FPN在聚丁二酸丁二醇酯(PBS)缓冲溶液和人血清中孵育3h、6h后放化纯均大于99％，表明其体外稳定性很好。

实施例2：

本实施例考察了实施例1制备的化合物¹⁸F-PEG₃-FPN的细胞摄取情况，具体步骤如下：取处于对数生长期的B16F10和A375m细胞铺板，每孔1×10⁵个细胞。每孔内加入¹⁸F-PEG₃-FPN(2μCi/孔)每组设4个复孔，37℃分别孵育30min、60min和120min，吸走放射性培养基，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)洗两遍共同收集于同一试管内，用1N>

结果以细胞摄取率表示：细胞摄取率(％)＝Counts细胞裂解液/(Counts细胞裂解液+Counts上清液)×100％。

细胞阻断实验用于分析¹⁸F-PEG₃-FPN与其标准品¹⁹F-PEG₃-FPN的竞争结合能力，将B16F10细胞以1×10⁵个/孔加入24孔板培养过夜。用¹⁸F-PEG₃-FPN(150pM/孔)分别与无或有过量标准品存在的情况下于37℃孵育细胞1h后每孔细胞处理同细胞摄取实验。

细胞摄取实验(如图4A)显示B16F10细胞¹⁸F-PEG₃-FPN的摄取呈现时间依赖性增加的趋势，并且在三个时间点明显高于A375m细胞的摄取，且差异有统计学意义(P<0.0001)。

阻断试验(如图4B)表明在标准品¹⁹F-PEG₃-FPN存在的情况下降低了¹⁸F-PEG₃-FPN与B16F10细胞中黑色素的结合。这些都说明了¹⁸F-PEG₃-FPN与B16F10细胞黑色素的结合是特异性的。

实施例3：

本发明利用荷瘤小鼠模型考察了实施例1制备的¹⁸F-PEG₃-FPN的PET显像和阻断显像，具体步骤如下：

动物肿瘤模型构建：C57BL/6小鼠(雄性、4-6周龄)和BALB/C裸鼠(雄性、4-6周龄)由北京维通利华生物科技有限公司提供，在华中科技大学动物实验中心无特殊病原体屏障系统饲养。实验中用到的所有动物都经过华中科技大学同济医学院实验动物使用和管理委员会审核。B16F10细胞1×10⁵个悬浮于100μL聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中，皮下种植在C57BL/6小鼠右上肢腋窝处，A375m细胞以2×10⁶个悬浮于100μL聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中，皮下种植在裸鼠右上肢腋窝处，待肿瘤直径为0.5-1.0cm时可用于动物实验研究。B16F10细胞62500个或12500个悬浮于100μL聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中，通过C57BL/6小鼠尾静脉注射构建黑色素瘤肺转移模型，于尾静脉注射后14天做PET成像观察。B16F10细胞2×10⁶个经手术暴露的半脾注入制备黑色瘤肝转移模型，于术后7天进行PET显像。

动态成像：荷B16F10瘤鼠(n＝5)首先腹腔麻醉、俯卧位固定在MicroPET检查床上，采用床边注射¹⁸F-PEG₃-FPN显像剂3.7MBq后迅速放到扫描中心视野立即开始采集数据(6×10s，4×30s，4×60s，4×2min，3×5min，1×10min共采集22帧)共采集40min左右。模型构建成功的B16F10瘤鼠(n＝5)和A375瘤鼠(n＝5)通过尾静脉注射¹⁸F-PEG₃-FPN大约3.7MBq(100μCi)入体内，静态成像在显像剂注射1h和2h用小动物PET成像系统采集数据10min。阻断实验则是将¹⁸F-PEG₃-FPN探针与500μg标准品通过尾静脉共同注射B16F10瘤鼠(n＝4)体内1h后显像。实验中使用戊巴比妥钠(50mg/kg)进行腹腔麻醉。所有的图像后处理采用通过二维有序子集期望值最大化算法(two-Dimensional>

在经过衰减校正后的全身冠状位图像上通过手动勾画感兴趣的器官或肿瘤(Regions of Interest,ROI)。C57BL/6鼠在皮下接种产生黑色素的B16F10细胞后10天左右于床边注射显像剂后即刻进行动态成像，定量分析肿瘤部位和其他器官对放射性的摄取通过ROI勾画感兴趣区，得到相应部位每克组织注射剂量百分比％ID/g。肿瘤/背景比值的计数，首先ROI勾画肿瘤部位感兴趣区，然后再勾选的是纵膈血池作为背景，其中一些能吸收探针(显像剂)的部位除外，例如脾脏。图5A为¹⁸F-PEG₃-FPN在荷B16F10瘤鼠模型中40min动态成像。小动物PET动态成像是为了更好的观察探针¹⁸F-PEG₃-FPN在体内代谢特征。C57BL/6鼠在皮下接种产生黑色素的B16F10细胞后10天左右于床边注射显像剂后即刻进行动态成像，定量分析肿瘤部位和其他器官对放射性的摄取通过ROI勾画感兴趣区，得到相应部位每克组织注射剂量百分比％ID/g(如图5B所示)。从图5B可以看出肾脏作为最主要的排泄途径其相应部位放射性浓聚随时间改变逐渐降低，20s放射性摄取最高为35.28±7.42％ID/g，40min时降低到2.37±0.89％ID/g。可喜的是，肝脏部位的摄取从¹⁸F-PEG₃-FPN注射后20s的12.23±2.41％ID/迅速降低到40min的2.84±0.55％ID/g(几乎5倍)，接近于肌肉的摄取2.37±0.12％ID/g。相反，肿瘤部位放射性快速浓聚则呈逐渐上升趋势。肿瘤在药物注射后60s即变得清晰可见，表明¹⁸F-PEG₃-FPN与黑色素结合极其迅速。图6为¹⁸F-PEG₃-FPN注射后1h在不同荷瘤鼠模型中的PET静态显像。荷B16F10瘤鼠尾静脉注射¹⁸F-PEG₃-FPN后于1h采集数据，肿瘤部位清晰可见并且有良好的肿瘤/背景(如图6A)，然而A375m瘤鼠皮下肿瘤部位始终未见肿瘤显影(如图6C)。抑制显像：B16F10荷瘤鼠在500μg过量标准品¹⁹F-PEG₃-FPN和显像剂¹⁸F-PEG₃-FPN共注射后1h进行小动物PET扫描成像，右上肢皮下肿瘤摄取较未阻断组有所减少，但仍显示清楚(如图6B)，上述结果表明¹⁸F-PEG₃-FPN在活体内特异性靶向识别细胞内黑色素。图6A和6C显像结果显示除肿瘤外，注射显像剂主要在肾脏部位聚集，这个特点说明其在活体内的主要排泄途径为肾脏。C57BL/6瘤鼠因双侧眼睛视网膜内含有黑色素，所以相应部位明显的放射性药物摄取，而BALB/C小鼠眼睛呈红色不含黑色素，相应部位未见明显放射性药物聚集。这一现象进一步说明¹⁸F-PEG₃-FPN与细胞内黑色素特异性结合的能力。

肝转移模型成像:由于¹⁸F-PEG₃-FPN在肝脏中的摄取急剧降低，为了进一步评估其在黑色素瘤肝转移模型中的评估能力，特构建了B16F10肝转移模型，尾静脉注射后1h显像。如图7E病理结果所示，我们成功建立了黑色素瘤肝转移模型。图7A显示两个肝转移病灶成功被探测，肿瘤背景比率分别为8.36和8.43。而图7B扩散性多发性肿瘤病灶摄取达到15.90。这些结果表明¹⁸F-PEG₃-FPN可以作为黑色素瘤肝转移的PET成像探针。

肺转移模型成像：为了进一步评估¹⁸F-PEG₃-FPN作为一种新型核素探针探测早期微小转移病灶的能力，研究中选用B16F10肺转移荷瘤鼠模型，尾静脉注射显像剂后1h成像。图8为¹⁸F-PEG₃-FPN分别在C56BL/6小鼠肺转移模型构建14天的PET显像。图8A中可以看出62500个B16F10细胞静注所建小鼠肺转移模型在14天发现两个肺转移病灶，左右肺各一，其肺部病灶/周围背景比值分别为8.39和8.37。而在125000个B16F10细胞静注所建小鼠肺转移模型在14天时形成了多发放射性浓聚病灶(如图8B所示)，其肺部病灶/周围背景比值高达13.36。图8C是C57BL/6鼠在PET成像之后被处死进行解剖观察黑色素瘤转移情况，从周围的标尺中可以看到，肺部转移病灶尺寸非常微小，表明¹⁸F-PEG₃-FPN作为一种新型核素探针具有非常优异的灵敏度，不仅能探测产生黑色素的黑色素瘤原发病灶，亦能较准确的发现一些微小转移灶，这对早期诊断恶性黑色素瘤转移病灶具有重大的意义。

实施例4：

生物分布实验：B16F10瘤鼠和A375m瘤鼠(n＝5/每组)尾静脉注射¹⁸F-PEG₃-FPN探针3.7MBq(100μci)后分别于1和2h处死进行生物分布研究，收集血液、脑、肿瘤、心脏、肺、肝、脾、肾、大小肠、肌肉、骨头、眼睛等主要组织，清洗、称重后用γ计数仪测量组织放射性计数。结果用每克组织注射剂量百分比表示(percentage>

表1 ¹⁸F-PEG₃-FPN分别在B16F10瘤鼠和A375m瘤鼠模型中的尾静脉注射后1h，2h后的生物分布研究及¹⁸F-PEG₃-FPN和¹⁹F-PEG₃-FPN共同注射在荷B16F10瘤鼠模型中的生物分布研究

如表1所示，B16F10荷瘤鼠在显像剂注射1h后，肿瘤摄取为19.52±1.69％ID/g，延迟到2h显像，其摄取依然达到19.51±1.51％ID/g。而肌肉、肝脏、肺脏和血液表现为低摄取，肿瘤/肌肉、肿瘤/肝、肿瘤/肺和肿瘤/血液的比值分别为10.35±2.09、11.58±2.47、11.06±4.18和10.02±1.13。B16F10荷瘤鼠因双侧眼睛视网膜内含有黑色素，所以眼睛部位有明显的放射性药物摄取。A375m荷瘤鼠肿瘤内放射性摄取1h和2h分别为2.78±0.49、2.35±0.15％ID/g明显低于B16F10荷瘤鼠(P<0.01)。肾脏、小肠和大肠是放射性摄取较高的组织其1h和2h放射性摄取分为4.26±0.38、2.50±0.76％ID/g，5.08±0.85、3.98±1.00％ID/g和5.14±0.30、2.23±0.57％ID/g，这也说明该显像剂主要通过泌尿系统和胆汁排泄。

阻断实验显示在过量标准品存在条件下，注射¹⁸F-PEG₃-FPN显像剂后所有收集的组织放射性摄取均较未注射标准品的低，其中肿瘤部位放射性摄取仅为2.54±0.44％ID/g。虽然肿瘤部位％ID/g值低，但其肿瘤/肌肉的比值仍有4.26±0.64，所以PET显像时仍可见肿瘤部位显影。

以上对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，应当理解，本发明不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内所进行的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。