способ обработки фторида

Формула изобретения

1. Способ получения [¹⁸F]фторидного раствора, включающий:

(1) приведение раствора [¹⁸F]фторида в воде в контакт со связанным с твердым носителем криптандом формулы (I)



при рН меньше 5 с образованием комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II):



(2) удаление избытка воды из комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II);

(3) промывку комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, для высвобождения [¹⁸F]фторида в раствор.

2. Способ по п.1, где криптанд имеет формулу (С):



где R1 и R2 независимо выбраны из:

; и

R3, R4 и R5 независимо выбраны из:

.

3. Способ по п.1, где криптанд выбран из:

и .

4. Способ по п.1, где стадию (3) осуществляют с использованием раствора основания, выбранного из: соли калия, возможно в присутствии катализатора фазового переноса, соли тетраалкиламмония, соли фосфония, соли цезия и соли имидазолия, представленного в растворе, содержащем органический растворитель, выбранный из ацетонитрила, диметилформамида, диметилсульфоксида, тетрагидрофурана, диоксана, 1,2-диметоксиэтана, сульфолана или N-метилпирролидинона либо смеси любых из перечисленных, воду или определенный выше органический растворитель, дополнительно содержащий воду.

5. Способ по п.1, где стадию (3) осуществляют с использованием раствора карбоната калия и Криптофикса в ацетонитриле, возможно содержащем воду.

6. Способ по любому из пп.1-5, где стадию (3) осуществляют с использованием небольшого объема раствора основания, такого как 400 мкл или меньше, предпочтительно 50 мкл или меньше и более предпочтительно 1-10 мкл.

7. Способ [¹⁸F]радиофторирования, включающий способ по любому из пп.1-6, а затем взаимодействие получающегося в результате [¹⁸F]фторидного раствора с вектором.

8. Соединение формулы (I):

,

где криптанд имеет формулу (С):

,

где R1 и R2 независимо выбраны из:

; и

R3, R4 и R5 независимо выбраны из:

.

9. Соединение формулы (I) по п.8, где криптанд выбран из:

и

10. Аппарат для получения [¹⁸F]фторидного раствора, включающий:

(1) сосуд, содержащий связанный с твердым носителем криптанд формулы (I), как определено в любом из пп.1-3;

(2) средства для приведения раствора [ ¹⁸F]фторида в воде в контакт с указанным связанным с твердым носителем криптандом формулы (I) для образования комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II), как определено в любом из пп.1-3;

(3) средства для удаления избытка воды из комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II);

(4) средства для промывки комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, для высвобождения [¹⁸F]фторида в раствор.

11. Аппарат по п.10, представляющий собой устройство, которому придана микроформа.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способам обработки воды, содержащей [¹⁸F]фторидную мишень, и к аппарату для осуществления таких способов. Получающийся в результате [ ¹⁸F]фторид подходит для получения радиофармацевтических препаратов путем нуклеофильного фторирования, в особенности для применения в позитронно-эмиссионной томографии (PET).

Фтор-18 получают при помощи множества ядерных реакций в ускорителях частиц и ядерных реакторах, и его можно получать с удельными активностями, приближающимися к 1,71×10⁹ Ки/ммоль. Период полураспада фтора-18 составляет 109,7 минут, являясь относительно длинным по сравнению с другими обычно используемыми радиоактивными изотопами, но все же накладывая временные ограничения на способы получения ¹⁸F-меченых радиофармацевтических препаратов.

В большинстве случаев фтор-18 получают путем облучения мишени газообразного [¹⁸O]кислорода посредством ядерной реакции ¹⁸O(p,n)¹⁸F и выделяют в виде [ ¹⁸F]фторид-иона в водном растворе. В форме водного раствора [¹⁸F]фторид может быть относительно нереакционноспособным, и таким образом некоторые стадии стандартно осуществляют для получения реакционноспособного нуклеофильного [¹⁸F]фторидного реагента.

После облучения добавляют положительно заряженный противоион, обычно калий в комплексе с криптандом, таким как Криптофикс 222 (4,7,13,16,21,24-гексаокса-1,10-диазабицикло[8,8,8]гексакозан), или, альтернативно, цезий, рубидий или соль тетраалкиламмония. Это обычно проводят путем пропускания воды, содержащей [ ¹⁸F]фторидную мишень (типично в объемах 1-5 мл) через анионообменную смолу и элюции водным органическим раствором (типично в объеме 0,3-1 мл) противоиона, например раствором карбоната калия/Криптофикса в воде/ацетонитриле. Во вторых, раствор сушат, как правило, путем азеотропной отгонки в присутствии низкокипящего растворителя, такого как ацетонитрил. Аппарат для автоматического радиоактивного синтеза стандартно включает такую стадию сушки, типично длящуюся 9 минут в случае синтеза [¹⁸F]FDG (фтордезоксиглюкозы) на Tracerlab MX (GE Healthcare). Соединение, подлежащее мечению (растворенное в органическом растворителе, подходящем для осуществления последующего радиоактивного синтеза, обычно апротонном растворителе, таком как ацетонитрил, диметилсульфоксид или диметилформамид) затем добавляют к высушенному остатку [¹⁸F]фторида и противоиону.

Тем не менее, все еще сохраняется потребность в эффективных способах обработки [¹⁸F]фторида, которые дают возможность для быстрого эффективного улавливания и элюции [¹⁸F]фторида из воды, содержащей мишень. Дополнительно, существует потребность в таких способах, которые применимы для автоматизации для облегчения улучшенного получения радиофармацевтических препаратов в клинической ситуации.

Соответственно, в настоящем изобретении предложен способ получения [¹⁸F]фторидного раствора, включающий:

(1) приведение раствора [¹⁸F]фторида в воде в контакт со связанным с твердым носителем криптандом формулы (I)

при pH меньше 5 с образованием комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II)

(2) удаление избытка воды из комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II);

(3) промывку комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, для высвобождения [¹⁸ F]фторида в раствор.

В формуле (I) твердый носитель может представлять собой любой подходящий твердофазный носитель, который не растворим в любых растворителях, используемых в способе, но с которым линкер и/или криптанд могут ковалентно связываться. Примеры подходящего твердого носителя включают полимеры, такие как полистирол (который может быть блочно привитым, например, полиэтиленгликолем), полиакриламид или полипропилен, либо стекло или кремний, покрытые таким полимером. Твердый носитель может принимать форму небольших отдельных частиц, таких как шарики или иглы, или в виде покрытий на частице, например, из стекла или кремния, или покрытия на внутренней поверхности картриджа или устройства, которому придана микроформа.

В формуле (I) линкер представляет собой C_1-50гидрокарбильную группу, возможно дополнительно включающую от 1 до 10 гетероатомов, таких как кислород или азот. Подходящие линкерные группы включают алкильные, алкенильные, алкинильные цепи, ароматические, полиароматические и гетероароматические кольца (например, триазолы), и полимеры, содержащие этиленгликоль, аминокислоту или углеводные субъединицы, любая из которых может быть возможно замещена, например, одной или более чем одной функциональной группой простого эфира, тиоэфира, сульфонамида или амида.

Соединения формулы (I) могут быть предварительно обработаны раствором кислоты с образованием протонированного производного или могут быть не обработаны.

Используемый здесь термин криптанд обозначает би- или полициклический мультидентатный лиганд для фторид-аниона. Обзор подходящих криптандов для связывания анионов, таких как фторид, приведен в J.W.Steed, J.L.Atwood Supramolecular Chemistry (Wiley, New York, 2000), pp.198-249; Supramolecular Chemistry of Anions, Eds. A Bianchi, K Bowmann-James, E. Garcia-Espana (Wiley-VCH, New York, 1997), и P.D.Beer, P.A.Gale, Angew. Chem. 2001, 113, 502; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 486.

Подходящие используемые здесь криптанды включают криптанды формулы (C)

где

R1 и R2 независимо выбраны из:

; и

R3, R4 и R5 независимо выбраны из

Предпочтительные криптанды, полезные в изобретении, могут быть выбраны из

или могут быть выбраны таким образом, что они обладают желаемыми свойствами, такими как высокая константа связывания фторида, высокая стабильность комплекса, связанного с фторидом, и высокая избирательность в отношении фторида по сравнению с другими анионами.

В соединениях формулы (I) криптанд присоединен к линкерной группе. Точка присоединения может представлять собой атом азота или углерода в криптанде. Таким образом, точка присоединения с линкером L может находиться в группе R1 или R2

или в R3, R4 или R5

Способ по изобретению может быть осуществлен путем приведения в контакт связанного с твердым носителем криптанда формулы (I) с раствором [¹⁸F]фторида в воде в контейнере и затем отделения получающегося в результате твердофазного комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) путем фильтрования. Альтернативно, и особенно подходит, когда связанный с твердым носителем криптанд формулы (I) используют в автоматизированном аппарате, тогда связанный с твердым носителем криптанд формулы (I) может содержаться в сосуде в виде отдельных частиц или в виде покрытия, через который пропускают раствор [¹⁸ F]фторида в воде. Раствор [¹⁸F]фторида в воде может быть пропущен через сосуд, содержащий связанный с твердым носителем криптанд формулы (I), в виде непрерывного потока, например при скорости потока от 0,1 мл/мин до 100 мл/мин, или партиями, таким образом, чтобы обеспечивать достаточное время пребывания на твердой фазе для образования комплексов с фторидом. Как будет понятно специалистам в данной области техники, связанный с твердым носителем криптанд формулы (I) можно содержать в любом подходящем сосуде, таком как пластиковая или металлическая колонка, картридж или цилиндр шприца. Образование комплексов с фторидом для удобства проводят при температуре окружающей среды, но использование неэкстремально повышенной температуры (например, до 120°C, но предпочтительно до 80°C) может увеличить эффективность образования комплексов с фторидом.

Стадию (3) способа, то есть промывание комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, чтобы высвободить [¹⁸F]фторид в раствор, подходящим образом осуществляют аналогично описанным выше стадиям, при этом твердый носитель облегчает отделение [ ¹⁸F]фторида в раствор. Основание подходящим образом выбрано из соли калия (такой как карбонат калия, бикарбонат калия или сульфат калия), возможно в присутствии катализатора фазового переноса, такого как Криптофикс; соли тетраалкиламмония (такой как карбонат тетраалкиламмония, бикарбонат тетралкиламмония или сульфат тетраалкиламмония); соли фосфония (такой как карбонат фосфония, бикарбонат фосфония или сульфат фосфония); соли цезия (такой как карбонат цезия, бикарбонат цезия или сульфат цезия); и соли имидазолия (такой как карбонат имидазолия, бикарбонат имидзолия или сульфат имидазолия), и представлено в растворе, содержащем органический растворитель (подходящим образом выбранный из ацетонитрила, диметилформамида, диметилсульфоксида, тетрагидрофурана, диоксана, 1,2-диметоксиэтана, сульфолана или N-метилпирролидинона или смеси любых из перечисленных), воду или органический растворитель, содержащий воду. Подходящим образом, раствор образуют в безводном органическом растворителе (то есть содержащем меньше чем 1000 млн^-1 воды) или органическом растворителе, содержащем воду в количестве, которое допустимо для последующей реакции радиофторирования, например, воду в количестве от 1000 млн ^-1 до 50000 млн^-1, предпочтительно от 1000 до 15000 млн^-1, более предпочтительно от 2000 млн ^-1 до 7000 млн^-1, подходящим образом от 2500 млн^-1 до 5000 млн^-1, как изложено в WO 2006/054098. Таким образом, можно исключить дополнительную стадию сушки перед радиофторированием.

В одном из аспектов изобретения стадию (3) осуществляют с использованием небольшого объема раствора основания, такого как 400 мкл или меньше, предпочтительно 50 мкл или меньше, и более предпочтительно от 1 до 10 мкл.

[¹⁸F]фторидный раствор затем получают в высококонцентрированной форме, которая является полезной, поскольку объем присутствующей воды является соответственно низким, что означает, что традиционная стадия сушки [¹⁸F]фторидного раствора перед осуществлением реакции радиофторирования может быть сокращена или вовсе исключена. Кроме того, этот аспект изобретения приводит к тому, что способ становится применимым для автоматизации, и в особенности в меньшем реакционном сосуде, таком как миниатюрное устройство.

[¹⁸F]Фторидный раствор, получаемый способом по изобретению, затем может быть использован в радиосинтетических способах для осуществления нуклеофильного

[¹⁸F]фторирования вектора.

Используемый здесь термин вектор обозначает биомолекулу, подходящую для радиоактивного мечения с образованием радиофармацевтического препарата, такую как пептид, белок, гормон, полисахарид, олигонуклеотид, фрагмент антитела, клетка, бактерия, вирус или небольшая молекула, подобная лекарству.

Взаимодействие вектора с [¹⁸ F]фторидным раствором, полученным способом по изобретению, может быть осуществлено при повышенной температуре, например до 200°C или при неэкстремальной температуре, такой как от 10°C до 50°C, и наиболее предпочтительно при температуре окружающей среды. Температуру и другие условия для радиофторирования выбирают в соответствии с конкретной осуществляемой реакцией, свойством реакционного сосуда, растворителями и так далее, как может быть понятно специалистам в данной области техники.

После [¹⁸F]фторирования может потребоваться стадия очистки, которая может включать, например, удаление избытка [ ¹⁸F]фторида, удаление растворителя и/или отделение от непрореагировавшего вектора. Избыток [¹⁸F]фторида может быть удален обычными способами, такими как ионообменная хроматография (например, с использованием BIO-RAD AG 1-X8 или Waters QMA) или твердофазная экстракция (например, с использованием оксида алюминия). Избыток растворителей может быть удален обычными способами, такими как упаривание при повышенной температуре в вакууме или пропускание через раствор потока инертного газа (например, азота или аргона). Альтернативно, [¹⁸F]фторированный вектор может быть захвачен на твердой фазе, например картридже абсорбента с обращенной фазой, например C_5-18дериватизированного диоксида кремния, тогда как нежелательный избыток реагентов и побочных продуктов элюируется, и затем [¹⁸F]фторированный вектор может быть элюирован с твердой фазы в очищенной форме.

Выбор и синтез твердого носителя и/или линкера в соединении формулы (I) может быть осуществлен обычными способами твердофазной химии, например, как описано в Florencio Zaragoza Dorwald Organic Synthesis on Solid Phase; Supports, Linker, Reactions , Wiley-VCH (2000).

Соединения формулы (I) могут быть получены путем взаимодействия соединения формулы (III)

с соединением формулы (IV)

где твердый носитель и криптанд являются такими, как определено выше, линкер' представляет собой часть определенного выше линкера, и R^III и R^IV представляют собой реакционноспособные группы, способные ковалентно связываться друг с другом для завершения образования линкера. Подходящим образом, один из R^III и R^IV представляет собой амин, а другой представляет собой карбоновую кислоту или активированный эфир карбоновой кислоты, изоцианат или изотиоцианат, таким образом, что соединения формул (III) и (IV) могут быть связаны посредством реакции образования простого амида. Подходящие активированные эфиры карбоновой кислоты включают N-гидроксисукцинимидильные и N-гидроксисульфосукцинимидильные эфиры

Альтернативно один из R^III и R^IV может представлять собой тиол, а другой - группу, реакционноспособную в отношении тиола, такую как малеимид или -галогенокарбонил.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, также может быть желательно, чтобы криптанд в соединении формулы (III) имел защитные группы на любой из открытых функциональных групп, например аминогрупп, для предотвращения или уменьшения побочных реакций во время превращения в соединение формулы (I). В этих случаях защитную группу выбирают из групп, обычно используемых для данной функциональной группы, например трет-бутилкарбамата для амина. Другие подходящие защитные группы можно найти в Protecting Groups in Organic Synthesis, Theodora W.Greene and Peter G.M.Wuts, published by John Wiley & Sons Inc., в которой также описаны способы введения и удаления таких защитных групп.

Некоторые соединения формулы (I) могут быть получены путем взаимодействия соединения формулы (III), где R^III представляет собой аминогруппу или группу карбоновой кислоты, с соединением формулы (IV), где R^IV представляет собой соответственно группу карбоновой кислоты или аминогруппу. В этих случаях соединение формулы (III) может быть связано с соединением формулы (IV), возможно, с использованием активирующих агентов in situ, таких как гексафторфосфат 2-(1H-бензотриазол-1-ил)-1,1,3,3-тетраметилурония (HBTU) или N-оксид гексафторфосфата N-[(диметиламино)-1H-1,2,3-триазоло[4,5-b]пиридин-1-илметилен]-N-метилметанаммония (HATU). В стандартных условиях используют, например, раствор диметилформамида (DMF) и основание, например триэтиламин или диизопропилэтиламин. Альтернативно, когда R^IV в соединении формулы (IV) представляет собой тиольную группу, тогда оно может взаимодействовать с соединением (III), в котором R^III представляет собой группу, реакционноспособную в отношении тиола, такую как малеимид или -галогенокарбонил. Это взаимодействие может быть осуществлено в забуференном растворе для поддержания pH или органическом растворителе. Соединение-продукт, имеющий формулу (II), может быть очищен путем препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Криптанды могут быть синтезированы, как описано в US 20040267009 A1, Bernard Dietrich, Jean-Marie Lehn, Jean Guilhem and Claudine Pascard, Tetrehedron Letters, 1989, Vol.30, No.31, pp.4125-4128, Paul H.Smith et al., J. Org. Chem., 1993, 58, 7939-7941, Jonathan W.Steed et al., 2004, Journal of the American Chemical Society, 126, 12395-12402, Bing-guang Zhang etal., Chem. Comm., 2004, 2206-2207.

Синтез соединения формулы (III) может быть осуществлен в соответствии с описанным в вышеприведенных ссылках для недериватизированных криптандов с модификациями исходных веществ или при помощи последующих химических реакций, например путем алкилирования группы вторичного амина криптанда, как проиллюстрировано в нижеприведенных примерах. Соединения формулы (III) также могут быть получены, как представлено на схемах 2-5, на которых L и R^''' являются такими, как определено выше для соединения формулы (III).

Схема 2

Схема 3

Схема 4

Схема 5

Некоторые связанные с твердым носителем криптанды являются новыми. Таким образом, в качестве еще одного аспекта изобретения предложено соединение формулы (I)

где твердый носитель и линкер являются такими, как определено выше, и криптанд имеет формулу (С)

где

R1 и R2 независимо выбраны из

R3, R4 и R5 независимо выбраны из

Более предпочтительно в этом аспекте изобретения криптанд выбран из

Предпочтительные соединения формулы (III), используемые для получения соединений формулы (I), включают

где L представляет собой определенный выше линкер', и R^III представляет собой определенную выше реакционноспособную группу, и предпочтительно выбранную из амина, карбоновой кислоты, активированного эфира карбоновой кислоты, изоцианата, изотиоцианата, тиола, малеимида или -галогенокарбонила.

Более предпочтительные соединения формулы (III), используемые для получения соединений формулы (I), включают

где L представляет собой определенный выше линкер', и R^III представляет собой определенную выше реакционноспособную группу, и предпочтительно выбранную из амина, карбоновой кислоты, активированного эфира карбоновой кислоты, изоцианата, изотиоцианата, тиола, малеимида или -галогенокарбонила.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложен аппарат для получения [ ¹⁸F]фторидного раствора вышеописанным способом. Таким образом, предложен аппарат для получения [¹⁸F]фторидного раствора, включающий:

(1) сосуд, содержащий связанный с твердым носителем криптанд формулы (I), как определено выше;

(2) средства для приведения раствора [¹⁸ F]фторида в воде в контакт с указанным связанным с твердым носителем криптандом формулы (I) для образования комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II), как определено выше;

(3) средства для удаления избытка воды из комплекса криптанд-[ ¹⁸F]фторид формулы (II);

(4) средства для промывки комплекса криптанд-[¹⁸F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, для высвобождения [¹⁸F]фторида в раствор.

В еще одном воплощении аппарат образует часть аппарата для автоматического радиосинтеза или посредством жидкостной схемы находится в связи с аппаратом для автоматического радиосинтеза, так что после получения [¹⁸F]фторидного раствора способом по изобретению [¹⁸F]фторидный раствор используют в реакции [¹⁸F]фторирования. В одном из воплощений аппарат представляет собой устройство, которому придана микроформа, предназначенное для получения [¹⁸F]фторидного раствора или дополнительно включающее средства для осуществления реакции радиофторирования.

При использовании аппарата связанный с твердым носителем криптанд формулы (I) может быть приведен в контакт с раствором [¹⁸F]фторида в воде с использованием способов, описанных выше, с получением соответствующего соединения формулы (II) и затем промыт раствором основания, подходящим образом основания, имеющего pKa, равный по меньшей мере 9, для высвобождения

[¹⁸K]фторида в раствор.

Обзоры способов конструирования устройств, которым придана микроформа, и их применения среди прочего в химии синтеза можно найти в DeWitt, (1999) Microreactors for Chemical Synthesis , Current Opinion in Chemical Biology, 3:350-6; Haswell, Middleton et al. (2001) The Application of Microreactors to Synthetic Chemistry , Chemical Communications: 391-8; Haswell and Skelton (2000) Chemical and Biochemical Microreactors , Trends in Analytical Chemistry 19(6), 389-395; и Jensen (2001) Microreaction Engineering - Is Small Better? Chemical Engineering Science, 56:293-303.

Подходящие устройства, которым придана микроформа, для осуществления способов по изобретению имеют сеть микроканалов или капилляров, имеющих внутренний диаметр типично 10-300 мкм, более типично 50-300 мкм. Сеть микроканалов или капилляров может быть вытравлена или иным образом нанесена на поверхности основы, подходящим образом изготовленной из стекла или кремния. Альтернативно, микроканалы могут быть созданы с использованием полимеров (например, РЕЕК (полиэфирэфиркетон) пластика, циклоолефинового сополимера, полидиметилсилоксана, SU8 (фоторезиста на эпоксидной основе), эпоксидной смолы или полиметилметакрилат), которые можно нанести на основу (master) (обычно стекло), оставить отверждаться и затем отслоить, или их получают путем литья под давлением, горячего тиснения, отливки, литографии или фрезерования.

Микроканалы или капилляры могут быть закрыты путем нанесения покровной пластины, подходящим образом изготовленной из металла (например, золота или серебра) или более обычно, стекла, с формированием сети, способной управлять пиколитровыми объемами жидкости или газа. Используемые способы закрывания зависят от выбранных материалов и могут быть выбраны из термической сварки (для стеклянных чипов), анодной сварки (для кремниевых чипов) и для полимерных чипов способ закрывания может быть выбран из зажимания, заклеивания, применения тепла и давления и естественной адгезии. Пропускная способность может быть дополнительно увеличена, например, путем параллельного соединения множества устройств. Эти устройства предназначены для применения с микрошприцевыми насосами (поставляемыми Kloehen Limited, Las Vegas, USA) или с электроосмотическим потоком с использованием капилляров из кварцевого стекла для взаимодействия с реагентами и аналитическими системами (такими как ультрафиолет (UV), капиллярный электрофорез (CE), капиллярная электрохроматография (СЕС), электрохимические реакции, коэффициент преломления и детекторы радиоактивности).

Когда сосуд представляет собой микроканал в устройстве, которому придана микроформа, тогда он может быть покрыт связанным с твердым носителем криптандом формулы (I) обычными способами, например аналогичными описанным в WO 2005/061110. Модификация поверхности полиэтилена рассмотрена в руководстве Advances in Polymer Science (Springer Berlin / Heidelberg ISSN 0065-3195 (Print) 1436-5030 (Online) Volume 169 DOI 10.1007/b3502 Copyright 2004 ISBN 978-3-540-40769-0 DOI 10.1007/b3524 Pages 231-294). Многие из описанных способов применимы к другим пластическим материалам. Когда устройство, которому придана микроформа, создано из поли(метилметакрилата) (РММА), тогда поверхность РММА может быть функционализирована аминогруппами, как описано в Anal. Chem., 72 (21), 5331-5337, 2000. Устройства РММА также могут быть функционализированы сульфгидрильной группой, как описано в заявке на патент США 20050101006. Привитая фотосополимеризация (photografting) дает возможность для введения поверхностных функциональных групп в ряд полимерных материалов, таких как поликарбонаты, РММА, полидиметилсилоксан и полиолефины, как описано в Rohr Т., Ogletree, F.D., Svec, F., Fréchet, J.M., Surface Functionalization of Thermoplastic Polymers for the Fabrication of Microfluidic Devices by Photoinitiated Grafting, Adv. Funct. Mater. 2003,13, 264-70. Дополнительно, площадь реакционной поверхности может быть увеличена путем использования химически привитых трехмерных сплошных подложек, которые могут быть включены в устройство, которому придана микроформа, как описано в Rohr Т., Ogletree F.D., Svec F., Fréchet J.M. Photografting and the Control of Surface Chemistry in Three-Dimensional Porous Polymer Monoliths, Macromolecules 2003, 36,1677-84 и Stachowiak T.B., Rohr Т., Hilder E.F., Peterson D.S., Yi M., Svec F., Frechet J.M., Fabrication of Porous Polymer Monoliths Covalently Attached to the Walls of Channels in Plastic Microdevices, Electrophoresis 2003, 24, 3689-93. Кроме того, устройство, которому придана микроформа, также может включать двойную функциональную группу, в которой, например, в дополнение к ковалентно связанному криптанду может присутствовать дополнительный реагент, например. на твердой поддерживаемой основе, или химический акцептор. Устройства с двойной функцией описаны в Peterson D.S., Rohr Т., Svec F., Frechet J.M. Dual-Function Microanalytical Device by In Situ Photolithographic Grafting of Porous Polymer Monolith: Integrating Solid-Phase Extraction and Enzymatic Digestion for Peptide Mass Mapping, Anal. Chem. 2003, 75, 5328-35.

Изобретение проиллюстрировано следующими примерами, в которых использованы эти сокращения:

Et₃N: триэтиламин

К.Т.: комнатная температура

MeOH: метанол

(t) BOC: (третичный) бутоксикарбонил

л: литр

мл: миллилитр

ч: час(ы)

THF: тетрагидрофуран

ВЭЖХ: высокоэффективная жидкостная хроматография

DCM: дихлорметан

ЖХ/МС: жидкостная хроматография-масс-спектрометрия

ЯМР: ядерный магнитный резонанс

TFA: трифторуксусная кислота

МБк: Мегабеккерель

РХЧ: радиохимическая чистота

Примеры

Пример 1. Синтез соединения 4

Пример 1(1) Синтез соединения 1

В трехгорлую круглодонную колбу объемом 1 л, оборудованную механической мешалкой, загружали 16,7 мл 98% трипропиламина и 0,33 л 99% изопропанола и охлаждали до -78°C на бане сухой лед - изопропанол. К этой смеси одновременно в течение 2 часов при интенсивном перемешивании добавляли растворы 15,0 г 40% водного глиоксаля (0,103 моль), разбавленного до 83 мл изопропанолом, и 10,0 г (0,683 моль) 96% трис-(2-аминоэтил)амина (tren), разбавленного до 83 мл (исходная концентрация глиоксаля равна 1,24 М; исходная концентрация tren равна 0,82 М). Затем реакционную смесь оставляли нагреваться в течение ночи и быстро нагревали до 60°C для обеспечения полноты образования соединения 2. Ее охлаждали до комнатной температуры, пока газообразный азот продували над ее поверхностью. Растворитель удаляли в вакууме и добавляли хлороформ (250 мл). Получающуюся в результате суспензию фильтровали через песок и концентрировали в вакууме с получением оранжевого твердого вещества (5,2 г, 43%).

Пример 1(2) Синтез соединения 2

Соединение 1 (4 г, 11,2 ммоль) растворяли в метаноле (150 мл) и охлаждали на бане лед/вода. Порциями в течение 30 минут добавляли борогидрид натрия (8 г, 208 ммоль). Смесь оставляли для достижения комнатной температуры с загустением в течение 16 часов. Раствор концентрировали досуха в вакууме с получением не совсем белого твердого вещества. Твердое вещество растворяли в воде (100 мл) и нагревали до 60°C в течение получаса, в течение которых в смеси образовывалось маслянистое вещество. Добавляли THF (100 мл) и органический слой отделяли. Водный слой вновь экстрагировали THF (100 мл). Объединенные экстракты фильтровали через картридж для фазового разделения и концентрировали досуха в вакууме. Маслянистые твердые вещества повторно растворяли в THF (20 мл) и добавляли воду (15 мл). Раствор медленно концентрировали до кристаллизации белого твердого вещества, которое собирали путем фильтрования, промывали ледяной водой и сушили в высоком вакууме (1,6 г, 38%).

Пример 1(3) Синтез соединения 3

Соединение 2 (0,1 г, 0,270 ммоль) растворяли в безводном DMF (5 мл) и добавляли карбонат калия (1,1 экв. 0,297 ммоль, 0,041 г). Порциями добавляли алкилбромид (1,1 экв. 0,297 ммоль, 81,7 мг) по мере протекания реакции в соответствии с результатами ВЭЖХ-масс-спектрометрии посредством отбора приблизительно объема 0,1 мл из реакционной смеси и разведения 1:1 0,1% муравьиной кислотой в воде:ацетонитриле (10 мл). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 16 часов. Добавляли еще 0,25 эквивалентов алкилбромида, и реакционную смесь перемешивали в течение еще 16 часов. Реакционную смесь концентрировали досуха в вакууме. Ее использовали на следующей стадии без дополнительной очистки.

Пример 1(4) Синтез соединения 4

Неочищенное соединение 3 растворяли в безводном DMF (20 мл) и добавляли пиридин (2 мл), а затем ди-трет-бутилкарбонат (1 г, 4,58 ммоль, 17 экв.). Смесь нагревали при 70°C в атмосфере азота в течение 16 часов. Неочищенный продукт анализировали путем тонкослойной хроматографии (пластины силикагеля с элюцией 10% метанол/DCM) и при помощи ЖХ/МС. Тонкослойная хроматография продемонстрировала два основных пятна, имеющие значения Rf 0,2 и 0,5 и некоторое количество минорных пятен. Смесь очищали путем колоночной флэш-хроматографии на силикагеле с элюцией 100% бензина от 40-60 до 100% этилацетата. В соответствии с ЯМР и ЖХ/МС показано, что второй основной пик представляет собой желаемый пента-ВОС продукт (50 мг).

Пример 2

Пример 2(1) Синтез соединения 5

Соединение 2 (0,1 г, 0,270 ммоль) растворяли в безводном DMF (2 мл) и в течение 5 минут добавляли раствор алкилбромида (1,1 экв. 0,297 ммоль, 81,07 мг) в безводном DMF (1 мл). Раствор перемешивали при комнатной температуре в течение 16 часов. DMF удаляли при пониженном давлении, и белые твердые вещества растворяли в минимальном объеме вода/метанол (1:1). Препаративная ВЭЖХ (Phenomenex luna С18(2) 150×21,2, ацетонитрил/вода от 5% до 70% в течение 10 минут) позволила получить основной пик, имеющий t_r 8-8,5 минут, который лиофилизировали с получением белого твердого вещества (15 мг). ЯМР и ЖХ/МС подтвердили структуру.

Пример 2(2) Исследования связывания с фторидом с использованием [¹⁹F]фторида

Соединение 5 (1 мг) в воде (0,1 мл) подкисляли до pH 1 1 н. HCl, и водный раствор фторида калия (0,1-1 экв.) добавляли при КТ. Растворы анализировали путем обращенно-фазовой ВЭЖХ (1% TFA/вода, 1% TFA MeCN градиент на Luna C5 150×4,6 мм, обнаружение при 254 нм).

Пример 2(3) Радиоактивное мечение фторидом соединения 5 с использованием [¹⁸F]фторида

1 M HCl (4,5 мкл, 4,5 мкмоль) добавляли к соединению 5 (0,1 мг, 180 нмоль) в 50:50 метанол/вода (0,2 мл). Этот подкисленный раствор добавляли непосредственно в стеклянный флакон, содержащий [¹⁸F]фторид (98 МБк) в мишень-содержащей воде (0,05 мл) и оставляли при комнатной температуре на 20 минут. Реакционную смесь анализировали при помощи обращенно-фазовой ВЭЖХ (растворитель A представляет собой 0,1% TFA в воде; Растворитель B представляет собой 0,1% TFA в MeCN, Luna C5 150×4,6 мм, обнаружение при 254 нм; Градиент: от 0 до 3 минуты (2% В), 3-10 минуты (от 2 до 70% В), от 10 до 13 минуты (70% В); от 13 до 16 минуты (от 70 до 2% В), от 16 до 21 минуты (2% В); скорость потока 1 мл/минуту. [¹⁸F]-5 имеет время удерживания 10,1 минут. [¹⁸F]-5 очищали с использованием того же самого способа ВЭЖХ со скорректированным на разложение выходом выделения 64%. Очищенный [¹⁸F]-5 стабилен (более 95% РХЧ) в кислотном растворе (pH менее 3).

Увеличение pH [¹⁸F]-5 раствора до pH 7 приводит в результате к удалению более чем 70% [¹⁸F]фторида из криптанда, что измеряют по интенсивности пиков ВЭЖХ.

Условия ВЭЖХ:

0-3 мин 2%(В)

3-10 мин 2-70%(В)

10-13 мин 70%(В)

13-16 мин 70-2%(В)

16-21 мин 2%(В)

Колонка Luna C5 150×4,6 мм

Элюент Растворитель A: 0,1% TFA в воде; Растворитель B: 0,1% TFA в ацетонитриле

Скорость работы насоса 1 мл/мин, длина волны 254 нм.

Пример 3 - Синтез связанного с шариками смолы криптанда на твердом носителе

Соединение 2 и основание, например карбонат калия, растворяют в безводном DMF (2 мл) и добавляют к суспензии (хлорметил)полистироловой смолы (например, Merrifield's peptide resin, поставляемой Sigma-Aldrich) в безводном DMF (1 мл) в течение 5 минут. Смесь встряхивают при комнатной температуре или повышенной температуре до тех пор, пока не израсходуется исходное вещество свободный криптанд (определяемый при помощи ЖХ/МС). DMF удаляют путем фильтрования, и смолу промывают множество раз одним или более чем одним органическим растворителем, например метанолом, дихлорметаном или диметилформамидом. Конечную смолу характеризуют путем элементного анализа.

Пример 2 - Синтез связанного с шариками смолы криптанда на твердом носителе

Соединение 5 обрабатывают избытком ангидрида tBOC с получением соответствующих пента-BOC защищенных соединений. Омыление метилового эфира с получением свободной кислоты, а затем образование амидной связи с аминофункционализированной смолой (например, (аминометил)полистироловой смолой, поставляемой Sigma-Aldrich) с использованием реагента сочетания (например, HATU) позволяет получить ВОС-защищенный криптанд на твердом носителе. Наконец, удаление защиты BOC с использованием трифторуксусной кислоты позволяет получить желаемый криптанд на твердом носителе. Его характеризуют посредством ЯМР и элементного анализа.