專利名稱：高速甲基化法、pet示蹤劑制備用試劑盒以及pet用示蹤劑的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以短時間進行芳香族化合物、鏈烯基化合物的甲基化、氟代甲基化的高速甲基化法。本發(fā)明可以適合用于對于正電子放射斷層圖像攝影(以下稱為“PET”)重要的放射性示蹤劑的合成。

背景技術：
所謂PET法，是將放出正電子、用短壽命放射核標記的標記化合物(以下稱為“示蹤劑”)給藥于生物體內，利用PET照相機(由γ射線閃爍器和光電子增倍管組成的檢測器)計測由該示蹤劑產(chǎn)生的γ射線，并利用計算機將其在體內的分布制成圖像的方法。該PET法作為核醫(yī)學檢查法用于癌細胞等腫瘤部位的確定、阿耳茨海默病和腦梗塞等的診斷、以及憂郁癥等精神疾病的診斷、治療評價、藥物動力學和藥效評價中。
作為PET法中使用的短壽命放射核種類，通常使用11C、18F。用11C標記的示蹤劑利用了存在于全部有機化合物中的碳原子，因此適用范圍極寬，成為理想的放射核種類。此外，作為用于合成用11C標記的示蹤劑的前體的11CH3I、11CO、11CO2這樣的化合物，制備法已充分地確立，能夠穩(wěn)定地得到精制的前體。因此，用11C標記的示蹤劑能夠稱為PET法中優(yōu)異的示蹤劑。
但是，11C的半衰期只有20分鐘左右，因此采用11C的標記化反應，合成、精制以及直到給藥于生物體內必須在40分鐘以內(半衰期的2倍以內)進行。因此，研究了各種使用11C而以短時間合成PET示蹤劑的方法。
為了合成PET示蹤劑，目前為止，嘗試了將用11C標記化的甲基導入O、N、S等雜原子中。但是，該方法中，由于11C與代謝不穩(wěn)定的O、N、S等雜原子結合，因此在生物體內到達靶臟器之前，11C甲基有可能因代謝而脫去。因此，可能不能進行正確的診斷、治療評價。
對此，將用11C標記化的甲基直接結合到有機化合物的碳原子上時，可獲得如下的優(yōu)點。
首先，第1，甲基是在立體上最小、并且無極性的官能團，在導入后也能夠使得對母體化合物的生物活性產(chǎn)生的影響為最小限度。
第2，用11C標記化的示蹤劑的半衰期短達20分鐘左右，因此使得1天中實施多個試行實驗、臨床試驗成為可能，而且也不需要對合成反應后產(chǎn)生的放射標記化副產(chǎn)物的處理等施以特別的注意。
第3，C-甲基化物與O-甲基化物、N-甲基化物相比，在代謝過程中顯示高穩(wěn)定性，并且能夠將11C甲基導入代謝關聯(lián)化合物、代謝拮抗物質等重要化合物的碳母核中。如上所述，以穩(wěn)定的形態(tài)使用用11C甲基將碳母核結構進行了標記的代謝關聯(lián)化合物、代謝拮抗物質等，能夠更正確地進行各種疾病的診斷、治療評價。
對于合成用11C標記的化合物的方法，存在如下的文獻。
即，專利文獻1中公開了11C標記化甲基碘的制造方法，其包括在壓力下將二氧化碳和氫混合而制成第1混合物的工序；使上述第1混合物在催化劑上通過而產(chǎn)生甲醇的工序；以及使上述甲醇在碘化試劑上通過而形成甲基碘的工序。
此外，專利文獻2中公開了11C-L-蛋氨酸的合成方法，通過采用γ-氰基-α-氨基丁酸合成酶的酶反應而將11C甲硫醇轉化為11C-L-蛋氨酸。
此外，專利文獻3中公開了11C標記化光氣的合成方法，其特征在于，由11C標記的四氯化碳合成11C標記化的光氣時，使用氧化鐵。
此外，專利文獻4中公開了11C標記化甲基鹵的合成方法，其特征在于，將溶解于有機溶劑中的LiAlH4導入細管內后，通過使惰性氣體通過而使溶劑蒸發(fā)，在細管內面內形成殘存的LiAlH4薄膜，接著，導入11CO2氣體，與殘存的該LiAlH4反應，進一步導入氫鹵酸或鹵化氫氣體，在細管內制造11CH3X(X表示鹵素原子)。
此外，專利文獻5中公開了如下方法為了使用具有110分鐘半衰期的18F，迅速合成監(jiān)測大腦的多巴胺代謝的PET示蹤劑，使用固相法得到氟標記多巴。即，為了縮短合成的標記化合物的精制過程，在固體支持體上介由連接物而使氟添加到用二甲基錫保護的多巴上，得到用18F標記的6-L-氟代多巴。
上述專利文獻中公開的使用11C的PET示蹤劑的制備方法，為了制備PET示蹤劑，合成所需要的時間仍然長，在收率、純度方面也不充分。因此，用于確實地進行診斷、藥物動力學研究尚不充分。因此，希望出現(xiàn)更高速的反應，即高收率的11C放射核的導入方法。
在這樣的狀況下，本發(fā)明人等開發(fā)了使甲基碘和有機錫化合物進行Stille型偶聯(lián)反應的高速甲基化法，引人注意(非專利文獻1)。該方法使得在Stille型偶聯(lián)反應中目前為止認為困難的芳香族環(huán)的碳和SP3碳的交叉偶聯(lián)成為可能。例如，在銅鹽、碳酸鉀的存在下，在DMF溶劑中使甲基碘、過量的三丁基苯基錫烷、三鄰甲苯基膦和不飽和鈀在60℃反應5分鐘，則甲基化以90％以上的收率進行。藥劑、藥劑候選化合物中，多是在其基本骨架中具有芳香族環(huán)、鏈烯基的化合物，使得芳香族環(huán)的碳和SP3碳的交叉偶聯(lián)成為可能的該方法，能夠將11C標記甲基導入芳香族環(huán)中，因此能夠弄清生物體內的這些藥劑、藥劑候選化合物在生物體內的動態(tài)。實際上，本發(fā)明人等將該方法應用于前列腺素衍生物示蹤劑，成功地實現(xiàn)了人腦內的前列腺素受體的圖像化等，已證明了其有用性。
此外，非專利文獻2中，對于使用了有機硼化合物的11C標記PET示蹤劑的合成進行了報道。該方法是分類于鈴木-宮浦型反應的方法，在Pd(dppf)Cl2和磷酸鉀的存在下，在DMF溶劑中，邊用微波將苯環(huán)與硼原子結合的化合物以及用11C標記的甲基碘加熱，邊進行交叉偶聯(lián)，得到11C標記甲苯衍生物。
另一方面，18F的半衰期(110分鐘)與11C的半衰期(約20分鐘)比較，是5倍以上，具有能夠延長PET示蹤劑制備的時間、進行PET診斷的時間的優(yōu)點。因此，希望有將芳香族化合物、鏈烯基化合物與18F標記氟代甲基進行交叉偶聯(lián)的技術。盡管如此，迅速且高收率地通過18F標記氟代甲基來修飾芳香族化合物、鏈烯基化合物的方法迄今尚屬未知。
專利文獻1特開平07-165630號公報 專利文獻2特開平11-332589號公報 專利文獻3特開2002-308615號公報 專利文獻4特開2005-53803號公報 專利文獻5特表2005-502617號公報 非專利文獻1Chem.Eur.J.1997，3(12)，2039-2042 非專利文獻2Journal of Labelled Compounds andRadiopharmaceuticals 48，629-634(2005)。


發(fā)明內容
但是，上述非專利文獻1中記載的高速甲基化法，存在使用毒性強的有機錫化合物作為基質的問題。此外，非專利文獻2中記載的高速甲基化法雖然以毒性小的有機硼化合物為基質，但需要微波裝置，條件也變得苛刻。
本發(fā)明是鑒于上述實際情況而完成的，其擬解決的課題是，提供芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法、其中使用的PET示蹤劑制備用試劑盒、以及使用了其的PET用示蹤劑的制造方法，所述高速甲基化法能夠以毒性不那么強的有機硼化合物為基質，在溫和的條件下，迅速且高收率地得到用11C標記甲基或18F標記氟代甲基標記的芳香族化合物、鏈烯基化合物。
本發(fā)明人等為了解決上述課題，對于能否將非專利文獻1中記載的使甲基碘和有機錫化合物進行偶聯(lián)反應的高速甲基化法應用于有機硼化合物進行了深入研究。其結果，發(fā)現(xiàn)了能夠解決上述課題的劃時代的新反應條件，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法中的第1方面，其特征在于，在非質子性極性溶劑中，在鈀(O)配合物、膦配體及堿的存在下，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團)與在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物進行交叉偶聯(lián)。
其中，所謂芳香族化合物，是除了包括苯及其衍生物以外、還包括雜環(huán)芳香族化合物的概念；所謂芳香族環(huán)，是除了包括苯環(huán)以外、還包含芳香族雜環(huán)的概念。
根據(jù)發(fā)明人等的試驗結果，根據(jù)本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，SP2-SP3碳之間的偶聯(lián)反應順利地進行，能夠迅速且高收率地得到在芳香族化合物、鏈烯基化合物上結合有甲基、氟代甲基的化合物。推斷該反應以如下的機理進行。
即，首先，立體上體積大的膦配體不飽和地配位于0價的鈀配合物(以下稱為“鈀(O)配合物”)，創(chuàng)造出活性的反應場。然后，該膦配體配位的鈀配合物進而與甲基碘或X-CH2F反應，形成膦配體配位于CH3PdI或FCH2PdX的2價鈀配合物。
另一方面，在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物的硼上，堿配位而形成硼-碳間的極性提高的硼酸根型配合物(ate complex)。
然后，上述膦配體配位的2價鈀配合物與硼酸根型配合物發(fā)生金屬交換反應，進而I-、X-進行陰離子脫離，形成更穩(wěn)定的硼酸根型配合物。
最后，發(fā)生還原脫離反應，得到甲基、氟代甲基結合到芳香族化合物、鏈烯基化合物上的化合物。
上述反應在DMF等非質子性極性溶劑中進行，因此非質子性極性溶劑配位于反應中途產(chǎn)生的鈀配合物的鈀原子的空軌道上，能夠減輕它們的不穩(wěn)定性，使分解等副反應為最小限度。
因此，根據(jù)本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法中的第1方面，能夠以毒性不那么強的有機硼化合物為基質，在溫和的條件下，迅速且高收率地得到用11C標記甲基或18F標記氟代甲基標記的芳香族化合物、鏈烯基化合物。
在本發(fā)明的第2方面中，甲基碘用12C以外的碳同位素及/或1H以外的氫同位素進行標記。這樣，就能夠得到用12C以外的碳同位素、1H以外的氫同位素標記的芳香族化合物、鏈烯基化合物，因此以這些化合物為分子探針，能夠有效地在代謝研究、醫(yī)藥品的開發(fā)研究中使用。作為12C以外的碳同位素，可以列舉例如11C、13C、14C等，作為1H以外的氫同位素，可以列舉重氫等。特別是11C作為PET用的示蹤劑有用。
本發(fā)明的第3方面中，X-CH2F用18F進行標記。18F的半衰期長達110分鐘，因此具有能夠延長PET示蹤劑制備的時間、進行PET診斷的時間的優(yōu)點。此外，對于用CH218F標記的PET示蹤劑，還產(chǎn)生了進而使其轉化為其他化合物的時間富裕。因此，例如，通過鏈接反應(click reaction)使用CH218F標記的PET示蹤劑與酶、抗原、抗體等物質結合，進行PET攝影，則通過鏈接反應標記化的酶蛋白質的分布、抗原的受體的分布、抗體的分布被圖像化。由此，能夠對酶的作用、抗原抗體反應的闡明等生化研究給予重要的研究工具。
由上述反應機理的說明可知，X-CH2F中的X只要是陰離子脫離容易的取代基即可。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，X為I時，上述反應順利地進行。因此，本發(fā)明的第4方面中，X為I。在X使用I以外的Br、對甲苯磺?；?、甲磺?；?、三氟甲磺?；葧r，同樣的反應也順利進行，這從有機化學的常識知識出發(fā)是當然可預想的范圍。
本發(fā)明的第5方面中，在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物為芳香族硼酸酯或鏈烯基硼酸酯。本發(fā)明人等確認，使用芳香族硼酸酯或鏈烯基硼酸酯作為有機硼化合物，迅速且高收率地得到甲基、氟代甲基在芳香族化合物或鏈烯基化合物上的添加。
作為芳香族硼酸酯或鏈烯基硼酸酯，優(yōu)選為頻哪醇酯。這樣，在本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法的最終階段的還原脫離反應中，生成極性高的頻哪醇硼酸酯。因此，采用反相液相色譜等從反應液中分離生成目標物質時，極性高的頻哪醇硼酸酯的保留時間比目標物質、大量殘存的起始基質的保留時間短，因此能夠更完全地進行分離。
本發(fā)明的第6方面中，堿為含水或不含水的碳酸鹽及/或含水或不含水的磷酸鹽。本發(fā)明人等確認，使用這些堿，可迅速且高收率地得到甲基、氟代甲基在芳香族化合物或鏈烯基化合物上的添加。
本發(fā)明的第7方面中，膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。本發(fā)明人等確認，通過使用這些膦配體，可更迅速且高收率地得到甲基鏈烯。其原因可以認為是，三鄰甲苯基膦、(二叔丁基)甲基膦的大體積會形成活性高的反應場。此外，三鄰甲苯基膦與(二叔丁基)甲基膦相比，是在空氣中穩(wěn)定的結晶化合物，具有容易處理的優(yōu)點。
本發(fā)明的第8方面中，鈀(O)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)。本發(fā)明人等確認，通過使用該鈀(O)配合物，迅速且高收率地進行甲基化。特別優(yōu)選鈀(O)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)、且膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。因此，本發(fā)明的第9方面中，鈀(O)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)，且膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
本發(fā)明的第10方面中，相對于甲基碘或X-CH2F，使用等當量以上的在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(O)配合物、膦配體及堿。根據(jù)本發(fā)明人等的試驗結果確認，相對于X-CH2F，如果使用等當量以上的在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(O)配合物、膦配體及堿，可以高收率地得到目標化合物。
特別優(yōu)選的是，膦配體相對于鈀(O)配合物的摩爾比為4倍以上。因此，本發(fā)明的第11方面中，膦配體相對于鈀(O)配合物的摩爾比為4倍以上。
本發(fā)明的高速甲基化法中，作為基質的在硼上結合了芳香族環(huán)的有機硼化合物，對芳香族環(huán)的種類并無特別限定，也可以是具有雜環(huán)的芳香族環(huán)。因此，本發(fā)明的第12方面中，芳香族環(huán)具有雜環(huán)。根據(jù)本發(fā)明人等的試驗結果，芳香族環(huán)中不僅是噻吩基、呋喃基這樣的雜環(huán)，對于吡啶基、異喹啉基這樣具有強堿性的雜環(huán)，也可以以高收率進行甲基化，一般能夠廣泛地使用芳香族環(huán)。作為這樣具有雜環(huán)的芳香族環(huán)，可以列舉例如呋喃環(huán)、苯并呋喃環(huán)、噻吩環(huán)、苯并噻吩環(huán)、吡咯環(huán)、吡唑環(huán)、咪唑環(huán)、噁二唑環(huán)、吲哚環(huán)、咔唑環(huán)、吡咯并咪唑環(huán)、吡咯并吡唑環(huán)、吡咯并吡咯環(huán)、噻吩并吡咯環(huán)、噻吩并噻吩環(huán)、呋喃并吡咯環(huán)、呋喃并呋喃環(huán)、噻吩并呋喃環(huán)、苯并異噁唑環(huán)、苯并異噻唑環(huán)、苯并咪唑環(huán)、吡啶環(huán)、吡嗪環(huán)、噠嗪環(huán)、嘧啶環(huán)、三嗪環(huán)、喹啉環(huán)、異喹啉環(huán)、噌啉環(huán)、喹喔啉環(huán)、

啶環(huán)(perimidine)、喹唑啉環(huán)等。醫(yī)藥品中已知具有雜環(huán)作為基本骨架的多種化合物，能夠制造這樣的化合物的本發(fā)明的高速甲基化法，是作為用于進行醫(yī)藥品研究的PET用示蹤劑的制造方法極其有用的方法。
通過準備預先將用于本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法的試劑混合的試劑盒，向其中加入非質子性極性溶劑，再導入甲基碘或X-CH2F，也能夠進行芳香族化合物、鏈烯基化合物的甲基化、氟代甲基化。即，本發(fā)明的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，含有在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(O)配合物、膦配體及堿。準備這樣的PET示蹤劑制備用試劑盒，只需加入非質子性極性溶劑，再引入用11C標記的甲基碘、用11C標記的X-CH2F，就能夠極其簡便地合成PET用示蹤劑。
優(yōu)選還具備用于從反應結束后的溶液中分離目標化合物的柱。這樣，就不必另外準備分離柱，能夠制成更富于便利性的PET示蹤劑制備用試劑盒。作為柱，優(yōu)選HPLC用分離柱，更優(yōu)選使用適于分離極性高的化合物的反相柱。最優(yōu)選將反相前置柱和精制用的反相硅膠柱組合而試劑盒化。
通過制成相對于極微量用11C標記的甲基碘、用11C標記的X-CH2F1當量，以能夠得到最佳收率的比例來計量配給其他試劑的試劑盒，則使用時不需要計量，只要當時混合并使其反應，便可以得到目標標記化合物。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，能夠以毒性不那么強的有機硼化合物為基質，在溫和的條件下，迅速且高收率地得到用11C標記甲基或18F標記氟代甲基標記的芳香族化合物、鏈烯基化合物。



圖1表示采用高速液相色譜得到的11C標記二甲苯的分析結果。

具體實施例方式 以下對于將本發(fā)明具體化的實施例，在與比較例進行比較的同時進行詳述。再有，在以下的記載中，Pd2(dba)3表示三(二亞芐基丙酮)二鈀。此外，P(o-tolyl)3表示三鄰甲苯基膦，P(t-Bu)2Me表示(二叔丁基)甲基膦，DMF表示N，N-二甲基甲酰胺。
此外，本說明書中，所謂膦配體，只要是對本發(fā)明的反應進行催化的化合物，就并無特別限定，例如，除了三鄰甲苯基膦、(二叔丁基)甲基膦以外，是指因與P原子結合的取代基種類的不同而作為配體使電子、立體效果依次變化的全部化合物，是包括二配位點配體、多配位點配體和非對稱型螯合物配體的概念。
比較例1～3和實施例1～6中，在各種條件下進行了下述表1所示的苯基硼酸頻哪醇酯1的利用甲基碘的甲基化。進料量為苯基硼酸頻哪醇酯1(400μmol)、鈀配合物(10μmol)、甲基碘(10μmol)。以下示出詳細情況。
(比較例1～3) 比較例1～3中，按照表1所示的公知的條件，進行苯基硼酸頻哪醇酯1的利用甲基碘的甲基化。即，比較例1使用Pd(PPh3)4作為鈀(O)配合物，使用碳酸鉀作為堿，使用1，4-二噁烷作為溶劑。此外，比較例2中，使用PdCl2(PPh3)2作為鈀(O)配合物，使用磷酸鉀作為堿，使用二甘醇二甲醚/水＝9/1的溶劑作為溶劑。此外，比較例3中，使用PdCl2(dppf)2作為鈀(O)配合物，使用磷酸鉀作為堿，使用二甘醇二甲醚/水＝9/1的溶劑作為溶劑。此外，反應溫度為60℃，反應時間為5分鐘。其結果，在所有反應條件下收率都低(24～39％)(表1、比較例1～3)。
(實施例1～6) 另一方面，除了鈀(O)配合物和堿以外，加入體積大的膦配體，使用DMF作為非質子性極性溶劑。表1的實施例1～6中，反應得到極大的促進，以87～94％的高收率得到了目標甲苯(表1、實施例1～6)。
[表1] 使用了苯基硼酸頻哪醇酯的甲基碘的高速捕獲反應

(表1的說明) b堿使用20μmol。
c產(chǎn)量使用GC分析，以甲基碘為基準算出。
DME二甘醇二甲醚，DMFN，N-二甲基甲酰胺，dba二亞芐基丙酮，dppf1，1’-雙(二苯基膦)二茂鐵。
甲基碘和苯基硼酸頻哪醇酯1的偶聯(lián)反應，在碳酸鉀或碳酸鉀/水的存在下，推測如下述反應式所示經(jīng)由以下4個基本反應進行。

即， (1)甲基碘氧化添加到鈀(O)配合物上，形成甲基鈀(II)配合物2(式1)。
(2)此外，碳酸離子、碳酸鉀/水的混合體系所產(chǎn)生的氫氧化物離子或COOK-，配位于苯基硼酸頻哪醇酯1的硼原子，形成B-C間的極性提高的硼酸根型配合物3(式2)。
(3)然后，甲基鈀(II)配合物2與硼酸根型配合物3進行金屬交換反應，形成甲基苯基鈀(II)配合物4，進而，此時生成的不穩(wěn)定的B-(pin)(OZ)(I)5(Z＝COOK或H)轉化為作為更穩(wěn)定的硼酸根型配合物的B-(pin)(OZ)26和KI(式3)。
(4)最后，甲基苯基鈀(II)配合物4發(fā)生還原脫離反應，生成目標甲苯(式4)。
為了促進該苯環(huán)的碳和SP3碳之間的偶聯(lián)反應，反應過程中，形成以體積大的三鄰膦(圓錐角為194度)為配體的配位不飽和鈀(O)配合物和鈀(II)配合物是重要的。此外，作為堿的碳酸鉀、碳酸銫、磷酸鉀，推測起到硼的活化和將金屬交換反應后的反應系中和的協(xié)同效果的作用。此外，推測DMF也有助于反應系中形成的鈀中間體的穩(wěn)定化。
(實施例7～19) 實施例7～19中，作為芳香族硼酸頻哪醇酯，使用下述表2所示的結合了各種芳香族環(huán)的硼酸頻哪醇酯(400μmol)作為基質，其他條件與上述實施例1同樣(即，甲基碘(10μmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀配合物(O)(5μmol)、三鄰甲苯基膦(20μmol)、碳酸鉀(20μmol)、作為溶劑使用DMF(不過，對于實施例12，在DMF/水＝9/1下進行))進行。
其結果，對于表2所示的各種芳香族環(huán)，能夠以極高的收率使甲基結合。在這些芳香族環(huán)中，除了實施例7～13所示的結合了取代基的苯環(huán)以外，對于實施例14中所示的噻吩基和實施例15中所示的呋喃基這樣的雜環(huán)，也可以以高收率高速甲基化。此外，特別值得一提的是，對于如實施例16的吡啶基和實施例17的異喹啉基這樣具有強堿性的雜環(huán)，也可以以高收率甲基化，可知本發(fā)明的芳香族化合物的高速甲基化，其通用性極其優(yōu)異。
此外，對在相對于甲基碘加入了5～10當量鈀(O)配合物和碳酸鉀的條件下的反應進行了研究。使CH3I/苯基硼酸頻哪醇酯/Pd2(dba)3/P(o-tolyl)3/K2CO3的比為1∶40∶2.5∶10∶10或1∶40∶5∶20∶20，在60℃下進行反應5分鐘，結果以92％和94％的收率得到了甲苯。如上所述，即使使用大量過剩的鈀(O)配合物，也沒有阻礙甲基化，相反還促進了反應。由于即便在實際的PET法中也只能得到極微量的標記化甲基碘，因此鈀(O)配合物只能大量過剩，所以，上述結果可以說是理想的結果。
[表2] 芳基硼酸頻哪醇酯的高速甲基化反應

(表2的說明) b產(chǎn)量通過GC分析以甲基碘為基準得到。
c使用了混合溶劑(DMF∶H2O＝9∶1)。
(實施例20～25) 實施例20～25中，作為鏈烯基硼酸頻哪醇酯，使用表3所示的結合了各種鏈烯基的硼酸頻哪醇酯(400μmol)作為基質，其他條件與上述實施例1同樣(即，甲基碘(10μmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀配合物(O)(5μmol)、三鄰甲苯基膦(20μmol)、碳酸鉀(20μmol)、作為溶劑使用DMF(不過，對于實施例12，在DMF/水＝9/1下進行))進行。
其結果，對于表3所示的各種鏈烯基，也能夠以極高的收率使甲基結合。此外，由使用了順式體和反式體的鏈烯基化合物的實施例20和實施例21的結果可知，本發(fā)明的鏈烯基化合物的高速甲基化方法中，確證在順式體和反式體的立體異構體中都保持了立體化學結構，得到了目標甲基化生成物，反應在完全的立體控制下進行。
[表3] 利用鏈烯基硼酸頻哪醇酯的甲基碘的捕獲反應
(表3的說明) 反應使用甲基碘(10μmol)、鏈烯基硼酸頻哪醇酯(400μmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀配合物(O)(5μmol)、三鄰甲苯基膦(20μmol)、碳酸鉀(20μmol)進行。
b產(chǎn)量通過GC分析以甲基碘為基準得到。
<有機硼化合物在HPLC中的保留時間> 用標記化的甲基碘進行了高速甲基化后，用HPLC將甲基化的目標化合物分離時，優(yōu)選使成為基質的有機硼化合物的保留時間和甲基化的目標化合物的保留時間盡可能分開。此外，由于大量過剩地使用成為基質的有機硼化合物，因此優(yōu)選目標化合物的保留時間比成為基質的有機硼化合物的保留時間短。原因在于，如果目標化合物的保留時間比成為基質的有機硼化合物的保留時間長，則大量過剩的有機硼化合物的峰尾中會重疊有目標化合物的峰，因此目標化合物的分離變得困難。
作為在硼上結合了苯基的有機硼化合物，測定了下述所示的化合物((a)苯基硼酸，(b)～(d)各種頻哪醇的苯基硼酸酯)在使用了反相硅膠的HPLC中的保留時間。

其結果，各自的保留時間為(a)2.1分鐘、(b)10.0分鐘、(c)21.5分鐘、(d)43.1分鐘。像這樣，硼酸衍生物在HPLC中的保留時間隨硼化合物脂溶性的上升而延長，通過選擇脂溶性高的硼酸酯，能夠更簡便地進行示蹤劑的精制。本實驗中，作為甲基化物的甲苯的保留時間(5.9分鐘)出現(xiàn)在硼酸(a)和硼酸酯(b)～(d)之間，表示在PET示蹤劑的合成中，與硼酸相比，更理想的是硼酸酯。再有，化合物(a)、(c)、(d)的甲基化反應也順利進行，分別以89、79、87％的高收率得到了甲基化物。
<利用FCH2I(氟碘甲烷)的芳香族化合物的高速甲基化>
利用苯基硼酸頻哪醇酯的氟碘甲烷的捕獲反應 如上述反應式所示，對于利用FCH2I(氟碘甲烷)的苯基硼酸頻哪醇酯的高速氟甲基化進行了嘗試。其結果，可知在5分鐘期間反應以高收率進行。此外，判明為了進一步促進氟甲基化反應，以Pd∶P(o-tolyl)3＝1∶3的比率使其反應是有效的。該反應中，作為目標物質的芐基氟，最高以57％(平均收率47％)的收率得到。再有，使用錫化合物進行了同樣的反應，結果只以更低收率(20-30％)得到了目標物。由以上的結果可知，以18F標記氟碘甲烷(18FCH2I)作為標記前體，不會失去18F的初期的高放射性比度，能夠適用于18F-標記PET示蹤劑的研究。
<11C標記二甲苯的合成> 考慮到在PET法中的應用，實際上使用用11C標記的甲基碘作為甲基化劑，進行了對甲苯基硼酸頻哪醇酯的高速甲基化(反應條件是與實施例1的條件(參照表1)相同的條件)，結果以96％的高收率(由HPLC分析得到的值)得到了11C標記二甲苯(參照下述反應式)。圖1中示出了11C甲基標記二甲苯的采用高速液相色譜得到的分析結果。此外，可知在該反應中，與使用KF或CsF相比，使用碳酸鉀作為堿的收率高。由以上的結果可知，本發(fā)明的高速甲基化法作為11C標記PET示蹤劑的制造用，是極其有用的。

利用高速甲基化反應的含有[11C]的化合物的合成 本發(fā)明中，作為標記化的甲基碘，不僅可以使用11C，還可以使用13C、14C、CD3等標記化合物。通過使用用11C、13C、14C、CD3中的任一個進行了標記的甲基碘，能夠制備標記化的分子探針。使用該標記化的分子探針，能夠有效地用于醫(yī)藥品的代謝研究、新的醫(yī)藥品的開發(fā)研究。
以下，設想使用本發(fā)明的用于制備含有甲基的化合物的高速甲基化法，能夠提供具有高實現(xiàn)可能性的試劑盒和臨床用給藥溶液?；诒景l(fā)明人等高度的專業(yè)知識，以下所示的實施方式可以判斷為是當然可以實現(xiàn)的。
<PET示蹤劑制備用試劑盒> (實施方式1) 在本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法中，能夠提供PET示蹤劑制備用試劑盒。例如，可以列舉如下的PET示蹤劑制備用試劑盒。即，實施方式1的PET示蹤劑制備用試劑盒，是將三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)1.8mg(1.97μmol)、三鄰甲苯基膦2.4mg(7.88μmol)、碳酸鉀2.8mg(20μmol)和鏈烯基硼酸頻哪醇酯(或芳香族硼酸頻哪醇酯)(4.5μmol)計量，并封入安瓿管而成。
該試劑盒的使用方法如下所述。即，用玻璃刀切割安瓿管，加入規(guī)定量的DMF等非質子性極性溶劑，使安瓿管內的試劑溶解。然后，再向溶液內導入另外制備的11C標記甲基碘并混合，放入60℃的溫浴中使其反應5分鐘。然后，將從溫浴中取出的安瓿管冷卻后，用適當?shù)墓滔嗵崛≈鶎⒎磻芤哼^濾，將濾液供給HPLC。這樣能夠得到分離、精制的目標11C甲基標記化合物。
(實施方式2) 實施方式2的PET示蹤劑制備用試劑盒中，在實施方式1的PET示蹤劑制備用試劑盒中具備固相提取柱。這樣，就不必另外準備用于前處理的固相提取柱。
(實施方式3) 實施方式3的PET示蹤劑制備用試劑盒由安瓿管A和安瓿管B兩種安瓿管構成。安瓿管A的容量為0.5ml，內部封入了三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)(1.97μmol)和三鄰甲苯基膦(7.9μmol)。另一方面，安瓿管B的容量為1.0ml，內部封入了有機硼化合物(4.5μmol)和碳酸鉀(20μmol)。
該試劑盒的使用方法如下所述。即，用玻璃刀切割安瓿管A，加入規(guī)定量的DMF等非質子性極性溶劑，使安瓿管A內的試劑溶解。同樣地，用玻璃刀切割安瓿管B，加入規(guī)定量的DMF等非質子性極性溶劑，使安瓿管B內的試劑溶解。此外，在已將試劑溶解的安瓿管A中，向溶液內導入另外制備的11C標記甲基碘并混合，放入60℃的溫浴中使其反應5分鐘。然后，將從溫浴中取出的安瓿管A冷卻后，將反應液裝入安瓿管B內，再用40μl的DMF將安瓿管A內洗滌，將該洗滌液裝入安瓿管B內。然后，在65℃下將安瓿管B內的混合液加熱5分鐘后，使用DMF∶H2O(1∶5)溶液(300μl)，將反應溶液棉栓過濾或用SPE固相提取柱進行過濾。再用HPLC對濾液中的目標化合物進行分離、精制。用蒸發(fā)器將制備的11C標記化合物進行濃縮后，可以形成規(guī)定的臨床用給藥溶液。
本發(fā)明的高速甲基化法中，不僅使用單罐(one pot)合成法，還可以使用雙罐(two pot)合成法。
其中，所謂單罐合成法，是指將甲基碘或X-CH2F(其中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團)、在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(O)配合物、膦配體及堿在單一容器內一次性地使其反應的方法。
與其相對，所謂雙罐合成法，是指具備以下工序的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法 在非質子性極性溶劑中，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團)、鈀(O)配合物和膦配體反應，得到Pd配合物溶液的鈀配合物制備工序； 在非質子性極性溶劑中，使在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物和堿反應，得到硼酸根型配合物溶液的硼酸根型配合物制備工序；以及 將該Pd配合物溶液和該硼酸根型配合物溶液混合，使其交叉偶聯(lián)的偶聯(lián)工序。
即，在雙罐合成法中，是分別使用進行鈀配合物制備工序和進行硼酸根型配合物制備工序的容器，將各容器內的反應液(即Pd配合物溶液和硼酸根型配合物溶液)混合，進行交叉偶聯(lián)的方法。
此下，對于本發(fā)明的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，對進一步詳述了反應條件的實施例進行說明。本發(fā)明不受下述實施例的任何限定，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內可以進行各種改變變形。本發(fā)明的技術范圍中還包括這些改良變形。
(實施例26) 使用干燥的10mL容積的希萊克(schlenk)管作為反應容器，在氬氣氛下，加入三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)(5μmol)、三鄰甲苯基膦(20μmol)和碳酸鉀(20μmol)，加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶液0.5mL后，在室溫下將混合物攪拌5分鐘。接著依次加入苯基硼酸頻哪醇酯(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，在60℃反應5分鐘。使用冰浴將反應容器迅速冷卻而使反應停止后，向反應溶液中加入乙醚(1mL)后，將混合物裝載于硅膠(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)進行洗脫。接著，在洗脫液中加入作為內標物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，進行氣相色譜分析。其結果，以甲基碘為基準，以91％的收率得到目標11C標記甲苯。
氣相色譜分析條件 帶有氫焰離子化檢測器(FID檢測器) 島津制GC-2010；毛細管柱GLScience公司制TC-1701(長60m內徑0.25mm) 載氣氦；流速0.55mL/min；線速度14.2cm/min 試樣導入部和檢測器的溫度280℃ 柱溫度初期溫度80℃、最終溫度200℃。從第10分鐘到第14分鐘以5℃/分鐘升溫，從第20分鐘到第25分鐘以20℃/分鐘升溫。
保留時間甲苯(13.0分鐘) (實施例27) 使用干燥的10mL容積的希萊克管作為反應容器，在氬氣氛下，加入三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)(5μmol)、三鄰甲苯基膦(30μmol)和碳酸鉀(20μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶劑0.5mL，依次加入苯基硼酸頻哪醇酯(400μmol)的DMF溶液和18F標記氟碘甲烷(10μmol)的DMF溶液，將它們混合并在60℃反應5分鐘。
使用冰浴將反應容器迅速冷卻而使反應停止后，向反應溶液中加入乙醚(1mL)，裝載于硅膠(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)作為洗脫溶劑進行洗脫。在洗脫液中加入作為內標物的正壬烷(50μL、0.10M DMF溶液、5.0μmol)，進行GLC分析。其結果，以氟碘甲烷為基準，以57％(平均收率47％)的收率得到目標芐基氟。
氣相色譜分析條件 帶有氫焰離子化檢測器(FID檢測器) 島津制GC-2010；毛細管柱GLScience公司制TC-1701(長60m內徑0.25mm)載氣氦；流速0.55mL/min；線速度14.2cm/min 試樣導入部和檢測器的溫度280℃ 柱溫度初期溫度70℃、最終溫度200℃。從第5分鐘到第9分鐘以10℃/分鐘升溫，從第17分鐘到第22分鐘以20℃/分鐘升溫。
保留時間芐基氟(13.9分鐘) (實施例28) 使用干燥的10mL容積的希萊克管作為反應容器，在氬氣氛下，加入三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)(25μmol)、三鄰甲苯基膦(100μmol)和碳酸鉀(100μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶劑0.5mL，依次加入苯基硼酸頻哪醇酯1(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，將它們混合并在60℃反應5分鐘。
使用冰浴將反應容器迅速冷卻而使反應停止后，向反應溶液中加入乙醚(1mL)，裝載于硅膠(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)將其洗脫。在洗脫液中加入作為內標物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，進行氣相色譜分析。其結果，以甲基碘為基準，以92％的收率得到甲苯。
氣相色譜分析條件 帶有氫焰離子化檢測器(FID檢測器) 島津制GC-2010；毛細管柱GLScience公司制TC-1701(長60m內徑0.25mm)載氣氦；流速0.55mL/min；線速度14.2cm/min 試樣導入部和檢測器的溫度280℃ 柱溫度初期溫度80℃、最終溫度200℃。從第10分鐘到第14分鐘以5℃/分鐘升溫，從第20分鐘到第25分鐘以20℃/分鐘升溫。
保留時間甲苯(13.0分鐘)。
(實施例29) 使用干燥的10mL容積的希萊克管作為反應容器，在氬氣氛下，加入三(二亞芐基丙酮)二鈀(O)(50μmol)、三鄰甲苯基膦(200μmol)和碳酸鉀(200μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶劑0.5mL，依次加入苯基硼酸頻哪醇酯(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，將它們混合并在60℃反應5分鐘。使用冰浴將反應容器迅速冷卻而使反應停止后，向反應溶液中加入乙醚(1mL)，將該溶液裝載于硅膠(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)進行洗脫。
在洗脫液中加入作為內標物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，進行氣相色譜分析。其結果，以甲基碘為基準，以94％的收率得到目標甲苯。
氣相色譜分析條件 帶有氫焰離子化檢測器(FID檢測器) 島津制GC-2010；毛細管柱GLScience公司制TC-1701(長60m內徑0.25mm)載氣氦；流速0.55mL/min；線速度14.2cm/min 試樣導入部和檢測器的溫度280℃ 柱溫度初期溫度80℃、最終溫度200℃。從第10分鐘到第14分鐘以5℃/分鐘升溫，從第20分鐘到第25分鐘以20℃/分鐘升溫。
保留時間甲苯(13.0分鐘)。
(實施例30) 在0.5mL容積的反應容器中裝入表2的實施例9中使用的對甲苯基硼酸頻哪醇酯(1.7-1.8mg、8.0μmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(2.9mg、3.17μmol)、三鄰甲苯基膦(3.8mg、12.7μmol)和碳酸鉀(1.0mg、7.2μmol)的DMF(0.45mL)溶液，設置于室溫。
在該反應容器中在室溫下捕獲11C甲基碘，靜置1分鐘。在65℃下將得到的混合溶液加熱5分鐘后，使用DMF∶H2O(1∶5)溶液(300μl)，將反應溶液棉栓過濾(或用SPE固相提取柱過濾)。將濾液供給HPLC，進行目標11C甲基化物的分離、精制。目標11C二甲苯的HPLC分析收率為96％。
(實施例31) 本反應采用上述的單罐操作、雙罐操作法都可以合成。
上述的11C甲基化物的合成，可以使用溶液轉移型合成裝置或機械臂型合成裝置等一般的PET示蹤劑合成裝置進行。此外，也可以制作用于合成上述11C甲基化物的PET示蹤劑合成試劑盒。本合成試劑盒預先將必要量的反應劑、有機硼化合物和DMF溶劑設置在各反應容器中，通過遠距離操作以隔板-套管(septum-cannulation)方式使溶液轉移，進行目標11C甲基化物的合成。
本申請發(fā)明作為PET用的示蹤劑的制造方法，能夠在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等中利用。
權利要求
1.一種芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，在非質子性極性溶劑中，在鈀(0)配合物、膦配體及堿的存在下，使甲基碘或X-CH2F與在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物進行交叉偶聯(lián)，其中，所述X-CH2F中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團。
2.根據(jù)權利要求1所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，甲基碘用12C以外的碳同位素及/或1H以外的氫同位素進行了標記。
3.根據(jù)權利要求1所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，X-CH2F用18F進行了標記。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，X是I。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物是芳香族硼酸酯或鏈烯基硼酸酯。
6.根據(jù)權利要求1～5中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，堿是含水或不含水的碳酸鹽及/或含水或不含水的磷酸鹽。
7.根據(jù)權利要求1～6中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
8.根據(jù)權利要求1～7中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，鈀(0)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)。
9.根據(jù)權利要求1～8中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，鈀(0)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)，且膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
10.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，相對于甲基碘或X-CH2F，使用等當量以上的在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(0)配合物、膦配體及堿。
11.根據(jù)權利要求1～10中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，膦配體相對于鈀(0)配合物的摩爾比為4倍以上。
12.根據(jù)權利要求1～11中任一項所述的芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，芳香族環(huán)具有雜環(huán)。
13.一種PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，含有在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物、鈀(0)配合物、膦配體及堿。
14.根據(jù)權利要求13所述的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，還具備用于分離目標生成物的柱。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物是芳香族硼酸酯或鏈烯基硼酸酯。
16.根據(jù)權利要求13～15中任一項所述的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，堿是含水或不含水的碳酸鹽及/或含水或不含水的磷酸鹽。
17.根據(jù)權利要求13～16中任一項所述的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，鈀(0)配合物是三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)，且膦配體是三鄰甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
18.根據(jù)權利要求13～17中任一項所述的PET示蹤劑制備用試劑盒，其特征在于，膦配體相對于鈀(0)配合物的摩爾比為4倍以上。
19.一種PET用示蹤劑的制造方法，其特征在于，在非質子性極性溶劑中，在鈀(0)配合物、膦配體及堿的存在下，使甲基碘或X-CH2F與在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物進行交叉偶聯(lián)，其中，所述X-CH2F中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團。
全文摘要
本發(fā)明涉及芳香族化合物或鏈烯基化合物的高速甲基化法、其中使用的PET示蹤劑制備用試劑盒、以及使用其的PET用示蹤劑的制造方法，該高速甲基化法能夠在溫和的條件下，以毒性不那么強的有機硼化合物為基質，迅速且高收率地得到用甲基或氟代甲基標記的芳香族化合物、鏈烯基化合物，其特征在于，在非質子性極性溶劑中，在鈀(0)配合物、膦配體及堿的存在下，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能夠容易地作為陰離子脫離的官能團)與在硼上結合了芳香族環(huán)或鏈烯基的有機硼化合物進行交叉偶聯(lián)。
文檔編號C07C15/08GK101506128SQ20078003156
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權日2006年8月25日
發(fā)明者鈴木正昭, 土居久志, 塚田秀夫 申請人:國立大學法人岐阜大學, 獨立行政法人理化學研究所, 濱松光子學株式會社