WO2019143016A9 - 전이체 단백질 과발현 관련 질환의 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 형광영상 진단 및 광역학 치료를 위한 전이체 단백질 표적 리간드 및 이의 제조방법 - Google Patents

전이체 단백질 과발현 관련 질환의 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 형광영상 진단 및 광역학 치료를 위한 전이체 단백질 표적 리간드 및 이의 제조방법 Download PDF

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이상희
데노라눈지오
라퀸타나발렌티노
아순타 로페도타안젤라
커트리넬리아날리사
프란코마시모
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Definitions

  • the present invention relates to a transgenic protein overexpression target fluorine-18 labeled proton emission tomography radiotracer, a fluorescent ligand for fluorescence imaging and photodynamic therapy, and a method for preparing the same, and more specifically, an iodonium salt or a boron ester precursor.
  • Fluorine-18-labeled proton emission tomography with excellent selective/specific uptake in inflammatory regions in neuroinflammation and tumor models using radiotracer and overexpression of metastatic protein prepared by introducing fluorescent substances instead of fluorine-18 targeted fluorescence It relates to a fluorescent ligand for imaging and photodynamic therapy and a method of manufacturing the same.
  • microglial cells of the central nervous system contribute to the activation and maintenance of homeostasis of the nervous system, and the maintenance or apoptosis of nerve cells by secreting neurotrophin, nitric oxide, or cytokines that cause inflammation. ), etc.
  • activation of microglia has been reported in various degenerative neurological diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and Huntington's disease, stroke or injury, and brain infections.
  • beta-amyloid a factor in the onset and progression of Alzheimer's disease, induces the activation of microglia.
  • TSPO translocator protein
  • [ 11 C]PK11195 was limited to widely use due to the short half-life of the radioisotope carbon-11 used, the nonspecific binding of the brain in the body, and the low signal-to-noise ratio.
  • various new radiotracers have been developed that complement the shortcomings of [ 11 C]PK11195 for neuroinflammation imaging. As one of them, it consumes more than 4 times compared to [ 11 C] PK11195 and metabolites in the body blood barrier (blood brain barrier), the C-11 to the N -5- fluoro-2-phenoxyphenyl cover that had not passed through) - N - (2,5- dimethoxybenzyl) acetamide ([11 C] DAA1106 ) was developed.
  • [ 11 C]PBR28 is also a compound labeled with carbon-11 with a short half-life, it is a radiotracer that can only be used for a short time after production, and the possibility of accompanying radiation exposure is high, as well as depending on the number of PET equipment held in one production.
  • the disadvantage is that it can only be applied to up to 2 patients.
  • fluorine-18 another positron emitting nuclide
  • has a relatively long half-life (half-life 109.8 minutes)
  • half-life 109.8 minutes
  • the research team also used 2-(2-(4-(2-fluoro)-labeled fluorine-18 with high in vitro binding affinity and high TSPO target and high signal-to-noise ratio in preclinical PET imaging studies.
  • the ligand that provides high metastasis protein binding affinity and selective imaging in the body is not only a radiotracer for PET.
  • it is a fluorescent ligand used in fluorescence imaging guided surgery and photodynamic therapy that can visually help tumor distribution information by introducing a fluorescent substance to provide optical images during surgery. Is expected to expand.
  • the method for producing a radiotracer for PET images labeled with the target fluorine-18 overexpressing the transfer protein according to the present invention is to use water in which fluorine-18 produced from cyclotron is dissolved together with a phase transfer catalyst and acetonitrile. (CH 3 CN, acetonitrile) and heated to a temperature of 85 to 95° C.
  • a first purification step of purifying the composition by adding an aqueous hydrochloric acid solution to the radiotracer material composition, adsorbing it to a C18 Sep-Pak cartridge, washing with water, and eluting with ethanol may be further included.
  • a second purification step of purifying the radiotracer material composition using a high performance liquid chromatography (HPLC) system including a UV detector of 244 to 264 nm and a radioisotope gamma ray detector may be further included.
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • the present invention is also prepared by adding water in which fluorine-18 is dissolved to CH 3 CN and heating it to a temperature of 85 to 95°C, thereby preparing a fluorine-18 reaction solution in which the solvent is evaporated.
  • boron ester precursor preparation step of preparing a boron ester precursor and a copper catalyst (Cooper (II) trifluoromethanesulfonate, or tetrakis (pyridine) Cooper (II) triflate) are dissolved in DMF to react a boron ester precursor.
  • a radiotracer material composition for obtaining a composition containing a fluorine-18 labeled radiotracer by adding the boron ester reaction solution preparation step of preparing a liquid and the boron ester precursor reaction solution to the fluorine-18 reaction solution and heating to react It is prepared by a manufacturing method including a manufacturing step, and provides a target ligand for overexpressing a transgenic protein represented by Formula 1 below and a radiotracer for a fluorine-18 labeled PET image.
  • R is 18 F or 19 F
  • X is C or N
  • Y is C or N.
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative can be synthesized from an iodonium or boron ester precursor (precursor A or B type) represented by Formula 2 below.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • Z is iodobenzene tosylate, iodotoluene tosylate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene tosylate, 4-iodoanisole tosylate, 3-iodoanisole tosylate, 2 -Iodothiophene tosylate, 3-iodothiophene tosylate,
  • Iodobenzene bromide iodotoluene bromide, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene bromide, 4-iodo anisole bromide, 3-iodo anisole bromide, 2-iodothiophene bromide, 3 -Iodothiophene bromide,
  • Iodobenzene triflate iodotoluene triflate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene triflate, 4-iodo anisole triflate, 3-iodo anisole triflate, 2-iodo It may be a compound selected from the group consisting of thiophene triflate, 3-iodothiophene triflate, and pinacol boron ester.
  • the present invention also provides a 2 substituted ethylglenglycol (PEG) chain containing a functional group generally used when bonding with a molecule having a fluorescent property as shown in Formula 4 below.
  • PEG 2 substituted ethylglenglycol
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol chains n is 1 to 10.
  • Linkers that connect PEG with fluorescent dyes and photosensitizers are ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, and disulfide. It may be a compound selected from the group consisting of, and is substituted at any one of positions 2, 3 and 4 of the ring including X and Y.
  • the fluorescent ligand into which the fluorescent dye or photosensitive agent is introduced is 2-(aryl-6,8-dichloro) substituted with an ethylglenglycol chain containing a functional group capable of binding to a molecule having a fluorescent property at the end represented by the following formula (4). It can be synthesized from an imida[1,2-a]zopyridin-3-yl)dipropylacetamide precursor.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol chains n is 1 to 10.
  • Z is acid, alcohol, thiol, amine, isocyanate, isothiocyanate, bromide, iodide , Chloride (chloride), sucinimidyl ester ( N -succinimidyl ester), may be a compound selected from the group consisting of sulfo N -succinimidyl ester, 2 of the ring including X and Y, It is substituted at any one of the 3 and 4 positions.
  • the present invention by obtaining new neuroinflammation and tumor images through a fluorine-18-labeled PET radiotracer, which is a target of metastasis protein overexpression, patients with brain diseases and tumors related to overexpression of various metastatic proteins can be diagnosed. Through the long half-life of the conventional carbon-11 tracer, there is an effect that can provide neuroinflammation and tumor imaging diagnosis to many patients.
  • the direct labeling method of fluorine-18 on an aromatic ring using an iodonium salt or a boron ester precursor of the present invention is for PET imaging with fluorine-18, a target for overexpression of a transfer protein, than fluoride-18 labeled with an existing aliphatic It increases the metabolic stability of the radiotracer in the body and consequently provides a high signal-to-noise ratio image.
  • pyridine instead of benzene on the right to compensate for excretion from the normal brain, the difference between the TSPO overexpression region and normal cells can be quickly and accurately provided, thereby shortening the diagnosis time.
  • a fluorescent ligand in which a fluorescent dye and a photosensitizer are introduced instead of fluorine-18 in the same ligand can be used for fluorescence image-guided surgery and photodynamic therapy for diseases related to overexpression of a transgenic protein.
  • 1 is a chemical formula showing the synthesis process of a fluorine-18 labeled radiotracer according to an embodiment using an iodonium salt or boron ester precursor of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing an HPLC chromatogram for separating pure fluorine-18 labeled radiotracer from the synthetic mixture of Example, which is a derivative of Chemical Formula 2.
  • FIG. 3 is a graph showing an HPLC chromatogram confirming the same material by simultaneously injecting a pure fluorine-18 labeled radiotracer and a reference material having a non-radioactive isotope synthesized from an example, which is a derivative of Chemical Formula 2.
  • Figure 4 is a fluorine-18-labeled radiotracer for a target PET image overexpression of a transgenic protein according to the present invention, a lipopolysaccharide (LPS,) injected directly into the brain of a rat to evaluate the effectiveness of neuroinflammation in the method for evaluating its synthesis and biological results.
  • LPS lipopolysaccharide
  • a fluorine-18-labeled radiotracer [ 18 F]BS224 for target PET image overexpression of a metastasis protein according to the present invention a method for evaluating its synthesis and biological results, in the middle cerebral artery for evaluation of diagnostic usefulness in stroke or cerebral infarction disease
  • This is data showing the intake of fluorine-18 labeled radiotracers in the brain ischemia-induced area induced by the middle cerebral artery occlusion (MCAO) rat model.
  • FIG. 6 is a diagram comparing the binding affinity of BS224 (Bari and Seoul National University compound 224), which is a target ligand for overexpression of a transgenic protein according to the present invention, and a compound known to bind to TSPO or CBR in rat cerebrocortical samples.
  • BS224 Bari and Seoul National University compound 224
  • Figure 7 is a comparative PET image from the image of the normal obtained by using the entire transfer target protein overexpression PET radiotracer image [18 F] BS224 to conventional [18 F] CB251 for photographing according to the present invention.
  • FIG. 8 is a graph comparing TSPO PET comparative images and radio activity at a lesion site in normal subjects and patients with midbrain cerebral infarction of [ 18 F]BS224, a target ligand for overexpression of a transgenic protein according to the present invention.
  • the method for producing a radiotracer for PET images labeled with the target fluorine-18 overexpressing the transfer protein according to the present invention is to use water in which fluorine-18 produced from cyclotron is dissolved together with a phase transfer catalyst and acetonitrile. (CH 3 CN, acetonitrile) and heated to a temperature of 85 to 95° C.
  • a first purification step of purifying the composition by adding an aqueous hydrochloric acid solution to the radiotracer material composition, adsorbing it to a C18 Sep-Pak cartridge, washing with water, and eluting with ethanol may be further included.
  • a second purification step of purifying the radiotracer material composition using a high performance liquid chromatography (HPLC) system including a UV detector of 244 to 264 nm and a radioisotope gamma ray detector may be further included.
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • the present invention is also prepared by adding water in which fluorine-18 is dissolved to CH 3 CN and heating it to a temperature of 85 to 95°C, thereby preparing a fluorine-18 reaction solution in which the solvent is evaporated.
  • boron ester precursor preparation step of preparing a boron ester precursor and a copper catalyst (Cooper (II) trifluoromethanesulfonate, or tetrakis (pyridine) Cooper (II) triflate) are dissolved in DMF to react a boron ester precursor.
  • a radiotracer material composition for obtaining a composition containing a fluorine-18 labeled radiotracer by adding the boron ester reaction solution preparation step of preparing a liquid and the boron ester precursor reaction solution to the fluorine-18 reaction solution and heating to react It is prepared by a manufacturing method including a manufacturing step, and provides a target ligand for overexpressing a transgenic protein represented by Formula 1 below and a radiotracer for a fluorine-18 labeled PET image.
  • R is 18 F or 19 F
  • X is C or N
  • Y is C or N.
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative can be synthesized from an iodonium or boron ester precursor (precursor A or B type) represented by Formula 2 below.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • Z is iodobenzene tosylate, iodotoluene tosylate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene tosylate, 4-iodoanisole tosylate, 3-iodoanisole tosylate, 2 -Iodothiophene tosylate, 3-iodothiophene tosylate,
  • Iodobenzene bromide iodotoluene bromide, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene bromide, 4-iodo anisole bromide, 3-iodo anisole bromide, 2-iodothiophene bromide, 3 -Iodothiophene bromide,
  • Iodobenzene triflate iodotoluene triflate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene triflate, 4-iodo anisole triflate, 3-iodo anisole triflate, 2-iodo It may be a compound selected from the group consisting of thiophene triflate, 3-iodothiophene triflate, and pinacol boron ester.
  • the present invention also provides a 2 substituted ethylglenglycol (PEG) chain containing a functional group generally used when bonding with a molecule having a fluorescent property as shown in Formula 4 below.
  • PEG 2 substituted ethylglenglycol
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol chains n is 1 to 10.
  • Linkers that connect PEG with fluorescent dyes and photosensitizers are ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, and disulfide. It may be a compound selected from the group consisting of, and is substituted at any one of positions 2, 3 and 4 of the ring including X and Y.
  • the fluorescent ligand into which the fluorescent dye or photosensitive agent is introduced is 2-(aryl-6,8-dichloro) substituted with an ethylglenglycol chain containing a functional group capable of binding to a molecule having a fluorescent property at the end represented by the following formula (4). It can be synthesized from an imida[1,2-a]zopyridin-3-yl)dipropylacetamide precursor.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol chains n is 1 to 10.
  • Z is acid, alcohol, thiol, amine, isocyanate, isothiocyanate, bromide, iodide , Chloride (chloride), sucinimidyl ester ( N -succinimidyl ester), may be a compound selected from the group consisting of sulfo N -succinimidyl ester, 2 of the ring including X and Y, It is substituted at any one of the 3 and 4 positions.
  • FIG. 1 discloses a chemical formula showing a synthesis process of a fluorine-18 labeled radiotracer according to an embodiment using an iodonium precursor and a boron ester precursor of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing an HPLC chromatogram for separating pure fluorine-18 labeled radiotracer from the synthetic mixture of Example, which is a derivative of Chemical Formula 2.
  • FIG. 3 is a graph showing an HPLC chromatogram confirming the same substance by simultaneously injecting a reference substance having a pure fluorine-18 labeled radiotracer and a non-radioactive isotope fluorine-19 synthesized from an example of a derivative of Formula 2 Is disclosed.
  • FIG. 4 shows neuroinflammation induced by LPS directly injected into the brain of rats for the evaluation of the effectiveness of neuroinflammation in the method for evaluating the biological results of a fluorine-18-labeled radiotracer for a target PET image of a transgenic protein overexpression according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cerebral ischemia induced by the MCAO rat model for the evaluation of diagnostic usefulness in stroke or cerebral infarction in the method of evaluating the biological results of the fluorine-18 labeled radiotracer for the target PET image of the transgenic protein overexpression according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram comparing in vitro binding affinity of BS224, which is a target ligand for overexpression of a transgenic protein according to the present invention, and compounds known to bind to TSPO or CBR in a sample extracted from rat cerebral cortex.
  • FIG. 7 is a graph showing a comparison of PET images in normal humans and brain intake rates using radiotracers [ 18 F]BS224 and [ 18 F]CB251 for PET images labeled with fluorine-18, a target of transgenic protein overexpression according to the present invention. .
  • Figure 8 is a radiotracer for PET images labeled with the target of fluorine-18 overexpressing the transgenic protein according to the present invention [ 18 F] From the brain MRI images and PET images of patients with mid-cerebral infarction, such as in normal people and mid-cerebral infarction patients brain PET images of BS224 This is a chart of the comparative uptake rate of normal brain cells in the lesion site.
  • transgenic protein overexpression target ligand and the radiotracer for a fluorine-18 labeled PET image may be represented by a material such as Formula 1 below.
  • R is 18 F or 19 F
  • X is C or N
  • Y is C or N.
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative can be synthesized from an iodonium or boron ester precursor (precursor A or B type) represented by Formula 2 below.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the fluorine-18 labeled radiotracer material of Formula 1 is formed through a phase transfer catalyst (18-crown-6/cesium hydrogen carbonate) added to increase the fluorine-18 labeling reactivity as shown in Scheme 1 below. It can be prepared through a process of labeling 18 F on an aromatic ring by reacting with an iodonium or boron ester precursor as shown in Formula 2 using an 18 F] cesium fluoride compound.
  • the reactants of Scheme 1 are iodonium or boron ester precursors, wherein Z in Scheme 1 is iodobenzene tosylate, iodotoluene tosylate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene tosylate, 4 -Iodoanisole tosylate, 3-iodoanisol tosylate, 2-iodothiophene tosylate, 3-iodothiophene tosylate,
  • Iodobenzene bromide iodotoluene bromide, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene bromide, 4-iodo anisole bromide, 3-iodo anisole bromide, 2-iodothiophene bromide, 3 -Iodothiophene bromide,
  • Iodobenzene triflate iodotoluene triflate, 2-iodo-1,3,5-trimethylbenzene triflate, 4-iodo anisole triflate, 3-iodo anisole triflate, 2-iodo It may be a compound selected from the group consisting of thiophene triflate, 3-iodothiophene triflate, and pinacol boron ester.
  • Y when X is nitrogen in Reaction Scheme 1, Y may be carbon, when Y is nitrogen, X may be carbon, and both X and Y may be carbon.
  • the introduction of the 18 F is preparing [18 F] cesium fluoride under CH 3 CN solvent, containing a 18-crown-6 / hydrogen carbonate, cesium
  • a fluorine-18 reaction solution in which water is evaporated by heating at a temperature of 85 to 95° C., and the [ 18 F] cesium fluoride, the starting material of Formula 2 and TEMPO Or copper catalyst (Cooper (II) trifluoromethanesulfonate, or tetrakis (pyridine) Cooper (II) triflate) is transferred to a reaction vessel dissolved in CH 3 CN or DMF solvent, followed by heating to react. It can be carried out through a process including.
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which fluorine-18 is introduced may be prepared through the same process as described above, and then cooled to room temperature and subjected to HPLC to separate/purify. .
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative represented by Formula 1 may be prepared by the same method as in Scheme 2 below.
  • compound d of Scheme 2 is a kind of 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative of Formula 1.
  • 1,1'-carbonyldiimidazole and TEA are added to the compound (a) in a tetrahydrofuran solvent and reacted with dipropylamine to form a compound ( b) manufacturing a step (derivative manufacturing step 1);
  • Preparing compound (c) by reacting compound (b) with bromine in a tetrachlorocarbon solvent (derivative preparation step 2);
  • Compound (c) can be prepared by reacting with 2-amino-3,5-dichloropyridine in a dimethylformamide solvent to prepare compound (d) (derivative preparation step 3).
  • intermediate products obtained for each step may be separated/purified through filtration methods or purification methods known in the field of organic synthesis.
  • [ 18 F]2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which fluorine-18 of Formula 1 is introduced may be prepared through an iodonium salt or a boron ester precursor as shown in Formula 2 below. .
  • the iodonium salt or boron ester precursor of Formula 2 may be used as a starting material for preparing a 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which [ 18 F] fluorine- 18 of Formula 1 is introduced.
  • . Z has a role of allowing fluorine-18 to be directly introduced into the benzene or pyridine ring on the right side of the ionium salt precursor by varying the relative electron density compared to the right ring of the iodonium salt precursor compared to the opposite aromatic compound centered on iodine. At the same time, it shows the effect of increasing the yield and selectivity.
  • the material reacted with the compound (e) for introduction of the -Z group may be performed using (diacetoxy) arene and para-toluene sulfonic acid.
  • reaction of Reaction Scheme 3 is 15-18 hours after dissolving diacetoxyarene in CH 3 CN solvent, adding para-toluene sulfonic acid, and then dissolving the compound for introduction of the -Z group in a chloroform solvent. While it can be carried out by stirring at 50 °C.
  • the reaction of Scheme 4 is a compound for the introduction of the -R group into a dimethylformamide solvent, bis(pinacolato)diborone and [1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium(II) di After adding chloride, it can be carried out by stirring at 80° C. for 3-5 hours.
  • the present invention also provides 2-aryl-6,8 substituted with a PEG chain having a functional group that is generally (universally used) when binding with a biomolecule as shown in Formula 4 below.
  • -A fluorescent ligand was prepared by reacting a precursor of a dichloroimidazopyridine derivative with a fluorescent dye having a functional group for complementary binding thereto, or a sensitizer for photodynamic therapy. It provides a light-sensitive agent-labeled ligand transgenic protein overexpression target tracer for fluorescence and photodynamic therapy represented as shown in 3.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol (PEG) n is 1 to 10.
  • the linker that connects the PEG with the fluorescent dye and the photosensitizer for photodynamic therapy may be a compound selected from the group consisting of ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, and disulfide, and 2, 3 of the rings including X and Y And substituted at any one of the 4 positions.
  • the PEG chain-substituted 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which the fluorescent dye or photosensitizer is introduced is a PEG chain-substituted 2-aryl-6,8-dichloroimide represented by the following formula (4). It can be synthesized from a precursor of a dazopyridine derivative.
  • X is C or N
  • Y is C or N
  • the number of ethylglen glycol (PEG) n is 1 to 10.
  • Z may be a compound selected from the group consisting of acid, alcohol, thiol, amine, isocyanate, isothiocyanate, bromide, iodide, chloride, N-succinimidyl ester, Sulfo N-succinimidyl ester, and 2 of the rings including X and Y , It is substituted at any one of positions 3 and 4.
  • the PEG chain-substituted 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which the fluorescent dye of Formula 3 or a photosensitizer is introduced is generally (universally) other molecules in the biomolecule, as shown in the following scheme.
  • a precursor of a PEG chain substituted 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative as shown in Formula 4 in order to use the bond used when connecting by covalent bond and a fluorescent dye having a functional group for complementary bonding thereto (fluorescent dyes) or photodynamic therapy (sensitizer) for the reaction can be prepared through the process of reacting.
  • the fluorescent dyes or photosensitizers are, for example, porphyrins-based compounds, porphyrin precursors-based compounds, phthaallocyanines-based compounds, porphycenes-based compounds, chlorines-based compounds, fluoresceins-based compounds, anthracenes-based compounds, hypericin, furocoumarin-based compounds, In the group consisting of chlorophyll derivatives, purpurins family compounds, phenothiazines, methylene blue, violet green, azure C, thionine, nile blue A, hypocrellin, rose bengal, rhodamine 123, IR-700, IR-780, PC-413 and lutetium texaphyrin Selected compounds can be used.
  • the porphyrins-based compound may be selected from the group consisting of hematoporphyrin derivative, dihematoporphyrin ether/ester, porfimer sodium, tetrasodium-meso-tetraphenylporphyrin-sulphonate, and metallotetra-azaporphyrin.
  • the porphyrin precursors-based compound may be selected from the group consisting of d-aminolevulinic acid (ALA), d-aminolevulinic acid (ALA)-methyl-, propyl-, and hexyl-esters.
  • ALA d-aminolevulinic acid
  • ALA d-aminolevulinic acid
  • the phthaallocyanines-based compound may be selected from the group consisting of chloroaluminum tetra-sulfonated phthalocyanine, zinc(II)phthalocyanine, silicone naphthalocyanine, and aluminum sulfonated phthalocyanine.
  • the porphycenes-based compound is 9-acetoxy-2,7,12,17-tetra-N-propylporphycene, 2-hydroxyethyl-7,12,17-tris(methoxyethyl)porphycene, 23-carboxy-24-methoxycarbonylbenzo(2, 3 )-7,12,17-tri(methoxyethyl)-porphycene may be selected from the group consisting of.
  • the chlorines-based compound may be selected from the group consisting of monoaspartyl chlorine e6, diaspartyl chlorine e6, chlorine e6 sodium, and bacteriochlorin.
  • the fluoresceins-based compound may be selected from the group consisting of sodium fluorescein and tetrabromofluorescein-eosin.
  • the anthracenes-based compound may be selected from the group consisting of anthraquinone, acridine orange, and acridine yellow.
  • the furocoumarin-based compound may be selected from the group consisting of 5-methooxypsoralen and 8-methoxypsoralen.
  • the purpurins-based compound may be selected from the group consisting of metallopurpurin and tin etiopurpurin.
  • the 2-fluoroaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which fluorine-18 of Formula 1 is introduced forms a high bond to TSPO present in the outer membrane of intracellular mitochondria, thereby causing overexpression of TSPO.
  • PET can be used as a radioactive tracer. After the TSPO binding in the body, the positron emitted from fluorine-18 meets and disappears with adjacent electrons in the body, and the two gamma ray energies (511 keV) generated at this time are collected to identify the site in which TSPO is expressed a lot in the body. It can be directly and non-invasively imaged through PET.
  • the 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative into which the fluorescent molecule of Formula 3 is introduced, binds to a carcinoma having a specific TSPO overexpression property in the body by a mechanism similar to the above, so that the correct tumor site in the process of tumor surgery
  • a light sensitizer that provides an image-guide of the disease or more effectively accepts light in the treatment wavelength region of the affected area, light that directly binds to TSPO in the tumor and causes cell necrosis when exposed to a local light source. Can be used for epidemiologic therapy.
  • a fluorescent dye is introduced into the body by introducing a fluorescent dye into the 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative compound having binding properties to TSPO overexpressed in the body, and after sufficiently targeting TSPO, the corresponding site is light of a specific wavelength corresponding to the fluorescent dye.
  • the combined material emits light and can be seen visually, providing guidelines for tumor surgery, or 2-aryl-6,8-dichloroimine with a photosensitizer introduced for photodynamic therapy.
  • a dazopyridine derivative when receiving light of a specific wavelength, it releases active oxygen to the corresponding area to treat tumors.
  • the 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivatives of Formulas 1 and 3 according to the present invention are administered to mammals, preferably humans, to treat brain diseases and tumors associated with overexpression of various metastatic proteins. It can be usefully used to determine the presence or absence or to diagnose and treat the location.
  • Step 1 Preparation of 4-(4-bromophenyl)-4-oxo- N,N -dipropylbutanamide
  • Step 2 Preparation of 3-bromo-4-(4-bromophenyl)-4-oxo- N,N -dipropylbutanamide
  • Step 3 Preparation of 2-(2-(4-bromophenyl)-6,8-dichloro-imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl) -N,N -dipropylacetamide
  • Step 4 2-(6,8-dichloro-2-(4-(trimethylstenyl)phenyl)-imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl) -N,N -dipropylacet Preparation of amide
  • the method for preparing a fluorine-18-labeled transmutant protein-targeted PET radiotracer according to the present invention can obtain a product with high molar activity and use fluorine-18, which is easy to handle in mass production.
  • Water in which fluorine-18 is dissolved is added to CH 3 CN and heated to prepare a fluorine-18 reaction solution, and nucleophilic fluorine is added to an aromatic ring compound without a separate functional group to attract electrons.
  • 2-(6,8-dichloro-2-(4-(trimethylstenyl)phenyl)-imidazo[1,2-a]pyridine so that a diaryliodonium salt capable of labeling Lin-18 can be used.
  • the 2-(6,8-dichloro-2-(4-(trimethylstenyl)phenyl)-imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-N,N-dipropylacetamide and 4 -(diacetoxy)iodotoluene reacts ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(aryl )iodonium)
  • the ionium salt precursor preparation step of preparing an anion precursor may be prepared through the same step as in Scheme 5 below.
  • the step of preparing the fluorine-18 reaction solution may be performed by further adding cesium hydrogen carbonate/18-Crown-6 to the CH 3 CN so as to promote the reactivity of fluorine-18.
  • the preparation method may further include a first purification step of purifying the composition by adding an aqueous hydrochloric acid solution to the radiotracer material composition, adsorbing it to a C18 Sep-Pak cartridge, washing with water, and eluting with ethanol, the A second purification step of purifying the radiotracer material composition using an HPLC system including a 244 to 264 nm UV detector and a radioisotope gamma ray detector may be further included.
  • a PET radiotracer [ 18 F]BS224
  • a target PET radiotracer [ 18 F]BS224
  • the 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative is, as in Scheme 6, using the specific uptake of silver inflammation or tumor site, for example, Formula 3 in which the IR-780 compound is introduced by an amide bond. It may be implemented as a 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative in which the PEG chain into which the photosensitizer of the structure of is introduced is substituted.
  • the compound obtained by introducing a photosensitizer and IR-780 compound to the 2-aryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative has the following advantages that can be used for photodynamic therapy. Since IR-780 acts as a compound that generates heat in the ingested cells when it receives light of a specific wavelength (780 ⁇ 800 nm), it is difficult to perform selective tumor removal surgery such as the bladder, and there is a concern that organ functionality may be lost due to surgery. It is possible to burn the tumor in the area through the heat generated by irradiating light to the ingested area in the treatment of a tumor with a high degree of
  • the invention also Fluorine -18 is dissolved by heating the water to a CH 3 CN was added to a temperature of 85 to 95 °C to, fluorine -18 the reaction solution produced comprising: a solvent to prepare a reaction liquid vaporized lean -18-fluoro , By reacting 2-trimethyltinaryl-6,8-dichloroimidazopyridine derivative with 4-(Diacetoxy)iodoarene ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)) imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(aryl)iodonium) anion precursor preparation step of preparing an ion precursor, the precursor and 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy
  • An iodonium salt reaction solution preparation step of dissolving in CH 3 CN to prepare an iodonium salt precursor reaction solution, and adding the iodonium precursor reaction solution
  • PET radiotracer [ 18 F]BS224) targeting the overexpression of a fluorine-18 labeled transgenic protein represented by Formula 5 below.
  • the target PET radiotracer [ 18 F]BS224, 2-(6,8-dichloro-2-(4-[ 18 F]fluorophenyl)imidazo[1, As a compound expressed as 2-a]pyridin-3-yl)-N,N-dipropylacetamide
  • a new metastasis protein target neuroinflammation and tumor images can be obtained from proton emission tomography, resulting in various metastasis protein overexpression related brain diseases And it is possible to diagnose tumor patients, and through the long half-life of fluorine-18, it is possible to provide cerebral neuroinflammation and tumor imaging to many patients compared to the conventional carbon-11 tracer.
  • Example 1 2-(6,8-dichloro-2-(4-[ 18 F]fluorophenyl)imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl) -N using an iodonium salt precursor , N -dipropylacetamide synthesis
  • Iodonium salt precursor (4 mg, (4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(p -tolyl)iodonium) and 1 mg of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy were dissolved in 0.3 ml of acetonitrile (container 2), and the solution was added to container 1 and then at 140°C for 10 minutes. Heat is heated to advance the reaction.
  • Boron ester precursor (3 mg, 2-(6,8-dichloro-2-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl) )Imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl-N,N-dipropylacetamide) and copper catalyst (Cooper(II)trifluoromethanesulfonate, 0.2 mg or tetrakis(pyridine)Cooper( II) Triflate, 0.4 mg) was dissolved in 0.5 ml of dimethylformamide (Container 2), the solution was added to Container 1, and the reaction was proceeded by heating at 110° C.
  • Container 2 dimethylformamide
  • reaction mixture was prepared by HPLC system (Waters, Xterra Semi-preparative C18 column, 10 x 250 mm, 10 ⁇ m; 50% acetonitrile-water, 254 nm, including a UV detector of 254 nm and a radioactive isotope gamma ray detector). flow rate: 5.0 mL min) and in about 34 minutes 2-(6,8-dichloro-2-(4-fluorophenyl)imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-N, N-dipropylacetamide (BS224) was collected.
  • HPLC system Waters, Xterra Semi-preparative C18 column, 10 x 250 mm, 10 ⁇ m; 50% acetonitrile-water, 254 nm, including a UV detector of 254 nm and a radioactive isotope gamma ray detector.
  • Tetrachlorocarbon in which 4-(4-fluorophenyl)-4-oxo-N,N-dipropylbutanamide is dissolved in a tetrachlorocarbon solvent and Br 2 (0.6 mL, 11.8 mmol) is dissolved in the stirring solution
  • the solvent was slowly added. After stirring the reaction mixture for 2 hours, the solvent was removed under negative pressure.
  • the residue was treated with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and extracted with ethyl acetate. The extracted organic layer was removed under negative pressure, and the residue was purified by column chromatography to obtain the target compound.
  • reaction mixture was extracted by adding water and dichloromethane after performing a Celite filter.
  • the extracted organic solvent was removed by negative pressure after treatment with sodium sulfate.
  • the residue was purified by column chromatography to obtain the title compound.
  • the in vitro stability test of the target PET radiotracer ([ 18 F]BS224) overexpressing the fluorine-18 labeled transgenic protein was conducted with 0.4 mL of human serum and a fluorine-18 labeled radiotracer ([ 18 F]BS224) substituted with fluorine-18. After mixing with 0.4 mL of water containing 1% ethanol containing ), it was allowed to stand at 37° C. for 0, 10, 30, 60, and 120 minutes, and the stability was analyzed by thin layer chromatography.
  • Fluorine -18 labeled radiotracer ([18 F] BS224) was stable at least 98.7% up to 120 minutes, which Fluorine -18 labeled radiotracer ([18 F] BS224) vivo biological studies It showed sufficient stability.
  • Neuroinflammation model rats were prepared using male Sprague-Dawley rats with a body weight of 200 to 250 g. After the rat was anesthetized and the skull was exposed, a small hole was made using a bone drill. Next, 50 ug of LPS (lipopolysaccharide) was injected at a flow rate of 0.5 mL/min into a predetermined right brain region (AP, 0.8 mm; L, -2.7 mm and P, -5.0 mm from the bregma) using a Hamilton syringe. do. To prevent LPS regurgitation from the Hamilton syringe, the small hole in the skull is filled with wax 10 minutes after administration, and the incised scalp is sutured.
  • LPS lipopolysaccharide
  • a 7-week-old Sprague-Dawley rat was prepared, and after a one-week meditation period, an approximately 8-week-old (about 300 g) rat was subjected to respiratory anesthesia using 2% isoflorane for the middle cerebral artery occlusion model.
  • Lay the rat on the side fix both feet and head, remove the hair from the neck, and incise the skin about 3cm.
  • a nylon probe is inserted into the middle cerebral artery. After inserting the probe, the cut neck is closed with a stapler and blood flow is cut off for 60 minutes. After the stapler is removed, the probe is carefully pulled out and the thread is removed on both sides of the internal carotid artery. After retying the thread in the direction of the middle cerebral artery among the two threads, remove the thread on the common carotid artery. Suture the neck area where the incision was made.
  • the present invention is a fluorine-18 reaction solution preparation step of preparing a fluorine-18 reaction solution in which a solvent is evaporated by adding water in which fluorine-18 is dissolved and heating it to a temperature of 85 to 95°C; 2-(6,8-dichloro-2-(4-(trimethylstenyl)phenyl)-imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-N,N-dipropylacetamide and 4-( Reaction of diacetoxy)iodoarene to react ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2- 1) Phenyl) (aryl) iodonium) Iodonium salt precursor preparation step of preparing an anion precursor, 2-(2-(4-bromophenyl)-6,8-dichloro-imidazo[1,2-a ]Pyridine-3-yl)
  • a variety of brain diseases and tumor patients can be diagnosed by obtaining neuroinflammation, stroke, and tumor images related to new metastatic protein overexpression from PET through a target PET radiotracer for fluorine-18-labeled transfer protein overexpression.
  • a target PET radiotracer for fluorine-18-labeled transfer protein overexpression As compared to the conventional carbon-11 tracer, through the long half-life of fluorine-18, there is an effect that can provide cerebral neuroinflammation and tumor imaging to many patients.

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Abstract

본 발명에 따르면 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자를 통해 새로운 전이체 단백질 과발현과 관계되는 신경염증과 뇌졸증 및 종양 영상을 PET으로부터 얻음으로써 다양한 뇌 질환 및 종양 환자를 진단할 수 있고, 플루오린-18의 긴 반감기를 통해 종래의 탄소-11 추적자 대비 많은 환자에게 뇌 신경염증 및 종양 영상 진단을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

전이체 단백질 과발현 관련 질환의 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 형광영상 진단 및 광역학 치료를 위한 전이체 단백질 표적 리간드 및 이의 제조방법
본 발명은 전이체 단백질 과대발현 표적 플루오린-18 표지 양성자방출단층촬영 방사성추적자와 형광영상 및 광역학 치료용 형광 리간드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이오도늄염 또는 보론 에스터 전구체를 이용하여 신경 염증 및 종양 모델에서 염증성 영역에 선택적/특이적 섭취가 우수한 플루오린-18을 표지한 양성자방출단층촬영 방사성추적자와 플루오린-18 대신 형광물질 도입으로 제조된 전이체 단백질 과대발현 표적 형광 영상과 광역학치료를 위한 형광리간드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
중추신경계의 미세아교세포(microglial cell)는 신경계의 활성화와 항상성 유지에 기여하며, 신경계 친화성 물질(neurotrophin)이나 산화 질소나 염증을 유발하는 사이토카인 등을 분비하여 신경세포의 유지 또는 자멸(apoptosis) 등을 일으키는 기능을 가지고 있다. 실제로 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴 등 다양한 퇴행성 신경계 질환과 뇌 졸증 또는 손상, 그리고 뇌 감염 등의 질환에서 미세아교세포의 활성화가 보고되었다. 또한 알츠하이머병의 발병 및 진행요인인 베타아밀로이드의 침착은 미세아교세포의 활성화를 유발한다고 알려져 있다.
현재 미세아교세포의 활성화는 미토콘드리아의 막에 존재하는 18 kDa의 전이체 단백질 (TSPO, translocator protein)의 발현 증가로 일어나며, 질병이 발생한 지 수 시간 내에 시작되어 수 일간 지속된다고 보고되었다. 그러므로 다양한 중추 신경계 질환에서 미세아교세포의 TSPO 발현 정도의 측정은 신경 염증 과정 중의 세포 활성화를 평가하는 생체 내 바이오마커로 활용할 수 있다. 실제로 1984년에 TSPO 평가를 위한 양전자방출단층촬영(PET, positron emission tomography)용 방사성추적자로 C-11(반감기 = 20.4분)를 표지 한 (R)-N-메틸-N-(1-메틸프로필)-1-(2-클로로페닐)이소퀴노린-3-카르보스아미드 ([11C]PK11195)가 최초로 개발되었다.
그러나 [11C]PK11195는 사용된 방사성동위원소 탄소-11의 짧은 반감기와 체내 뇌의 비특이적 결합 및 낮은 신호대 잡음비(signal-to-noise)의 문제점으로 인하여 널리 사용하기에는 제한적이었다. 지난 20년간 신경염증 영상을 위한 [11C]PK11195의 단점들이 보완된 다양한 새로운 방사성추적자가 개발되고 있으며, 그 중의 한가지로서 [11C]PK11195에 비하여 4배 이상 섭취가 되고 신체 내 대사물이 뇌혈관장벽(blood brain barrier)을 통과하지 않은 C-11를 표지 한 N-5-플루오로-2-페녹시페닐)-N-(2,5-디메톡시벤질)아세트아미드 ([11C]DAA1106) 이 개발되었다. 하지만 [11C]DAA1106 또한 TSPO에 낮은 특정 신호(specific signal)를 보이는 문제점이 있음이 발표되었고, 이러한 [11C]DAA1106가 갖는 약동학적 단점을 극복하기 위해 개발된 C-11를 표지 한 N-아세틸-N-(2-메톡시벤질)-2-페녹시-5-피리딘아민 ([11C]PBR28) 은 [11C]DAA1106가 갖는 기본 화학적 구조를 유지하면서 높은 signal-to-noise의 특성을 가져 전이체 단백질 과대발현 영상 방사성추적자로서 다양한 유효성이 검증되어 임상 연구가 진행되었다. 하지만 [11C]PBR28 또한 반감기가 짧은 탄소-11로 표지 된 화합물이기 때문에 생산 후에 단시간 사용만이 가능한 방사성추적자이며, 동반되는 방사선 피폭 가능성이 높을 뿐만 아니라, 한 번 생산 시 보유 PET 장비 수에 따라 최대 2명의 환자에게만 적용할 수 있다는 단점이 있다.
반면, 또 다른 양전자방출 핵종인 플루오린-18은 비교적 긴 반감기(반감기 = 109.8분)를 가지며, 유기합성법을 통한 목표 화합물 표지 방법의 용이 및 높은 수율에 따라 생산 후에 비교적 장기간에 걸쳐 다수의 PET 장비에서 방사성추적자를 이용한 진단에 응용될 수 있다. 이러한 장점으로 인해 현재까지 플루오린-18이 표지 한 다양한 PET 영상용 방사성추적자 개발이 많은 연구그룹에서 이루어지고 있다. 최근엔 본 연구진 또한 TSPO PET 영상을 위한 방사성추적자로서 높은 체외 결합친화도와 전임상 PET 영상연구에서 높은 TSPO 표적과 높은 신호대 잡음비를 보이는 플루오린-18을 표지 한 2-(2-(4-(2-플루오로에틸)페닐)-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세타미드 ([18F]CB251)를 개발하였다. [18F]CB251 합성에 사용된 지방족 에틸 플루오린-18 표지는 방법은 표지 방법이 간단하다는 장점이 있지만, 체내에서 손쉽게 대사될 수 있고 이때 생성된 플루오린-18 이온은 주로 뼈에 섭취가 되는데, 뼈에 섭취가 된 경우 낮은 표적 부위 대비 잡음비를 갖는 이미지를 제공하는 단점이 있다. 이러한 지방족 플루오린-18 표지의 단점을 극복하기 위하여 많은 연구 그룹들은 상대적으로 체내 안전성이 높이기 위해 방향족에 직접 플루오린-18을 표지 된 화합물을 개발하고자 한다. 이러한 방향족 플루오린-18 표지 방법은 강한 탄소-플루오린 (C(sp2)-F) 결합으로 높은 신호대 잡음비를 갖는 체내 이미지를 제공하는 데 유용하지만, 방향족 친핵성 플루오린-18 표지의 반응성은 지방족 플루오린-18 표지 보다 낮기 때문에 현재까지도 반응성을 높이기 위한 다양한 전구체와 반응 기법이 개발되고 있는 상태이다. 따라서, 방사성동위원소 플루오린-18을 목적 화합물의 방향족 위치에 간편하고 효율적으로 표지 할 수 있으면서 질환 특이적 전이체 단백질 과대발현 표적이 가능한 방사성추적자가 요구되고 있는 실정이다.
최근 들어 신경염증과 함께 뇌암, 유방암, 전립선암, 방광암과 같은 암 세포에서도 높은 전이체 단백질 과대발현이 발견되고 있어서, 높은 전이체 단백질 결합친화력과 체내 선택적 영상을 제공하는 리간드가 PET용 방사성추적자뿐만 아니라 형광 물질을 도입하여 수술 시 광학영상을 제공하여 종양의 분포 정보를 시각적으로 도울 수 있는 형상영상유도 수술(fluorescence imaging guided surgery)과 광역학치료(photodynamic therapy)에 이용되는 형광 리간드로 그 활용 범위가 확대 될 것으로 기대되고 있다.
본 발명의 목적은 전이체 단백질 과발현과 관련된 신경염증 및 암 질환의 진단을 위해 전이체 단백질 표적 리간드에 양전자방출 핵종인 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자와 동일 리간드에 플루오린-18 대신 형상영상유도 수술 및 광역학치료를 위해 형광물질을 도입한 형광 리간드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자의 제조방법은 사이클로트론으로부터 생산된 플루오린-18이 용해된 물을 상전이 촉매와 함께 아세토니트릴 (CH3CN, acetonitrile)에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 생성된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 (디아세톡시)아이오도 아렌 유도체를 반응시켜 이오도늄염 전구체 (precursor A type) 또는 2-(4-브로모아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체 (precursor B type)를 제조하는 전구체 제조단계, 상기 이오도늄염 전구체와 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실 (TEMPO)을 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 디메칠포름아미드 (DMF, dimethylformamide)에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계; 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계 또는 상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 방사성추적자 물질 조성물에 염산 수용액을 첨가하여 C18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고, 물로 세척한 후, 에탄올로 용출시켜 상기 조성물을 정제하는 제1 정제 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방사성추적자 물질 조성물을 244 내지 264nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 고성능액체크로마토그래피 (HPLC, high performance liquid chromatography) 시스템을 이용하여 정제하는 제2 정제 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플루오린-18 반응액 제조단계는 플루오린-18 표지 반응성을 증가시키기 위해 상전이 촉매로서 18-crown-6 ([C2H4O]6)/탄산수소 세슘(CsHCO3) 을 더 첨가하여 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해, 플루오린-18이 용해된 물을 CH3CN에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 (디아세톡시)아이오도아렌을 반응시켜 이오도늄염 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체(precursor A type) 제조단계, 상기 이오도늄염 전구체와 TEMPO를 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자가 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계와 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체(precursor B type)를 제조하는 보론 에스터 전구체 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 DMF에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계 및 상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자가 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고, 아래 화학식 1과 같이 나타내지는 전이체 단백질 과발현 표적 리간드 및 플루오린-18 표지 PET 영상용 방사성추적자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000001
여기서, 상기 R은 18F 또는 19F 이고, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 2와 같이 나타내지는 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체(precursor A or B type)로부터 합성할 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000002
Figure PCTKR2018015117-appb-I000003
여기서, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 Z은 아이오도벤젠 토실레이트, 아이오도톨루엔 토실레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 토실레이트, 4-아이오도 아니졸 토실레이트, 3-아이오도 아니졸 토실레이트, 2-아이오도사이오펜 토실레이트, 3-아이오도사이오펜 토실레이트,
아이오도벤젠 브로마이드, 아이오도톨루엔 브로마이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 브로마이드, 4-아이오도 아니졸 브로마이드, 3-아이오도 아니졸 브로마이드, 2-아이오도사이오펜 브로마이드, 3-아이오도사이오펜 브로마이드,
아이오도벤젠 아이오다이드, 아이오도톨루엔 아이오다이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 아이오다이드, 4-아이오도 아니졸 아이오다이드, 3-아이오도 아니졸 아이오다이드, 2-아이오도사이오펜 아이오다이드, 3-아이오도사이오펜 아이오다이드,
아이오도벤젠 트리플레이트, 아이오도톨루엔 트리플레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 트리플레이트, 4-아이오도 아니졸 트리플레이트, 3-아이오도 아니졸 트리플레이트, 2-아이오도사이오펜 트리플레이트, 3-아이오도사이오펜 트리플레이트, 및 피나콜 보론에스터로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해, 아래 화학식 4와 같이 형광 성질을 가진 분자와 결합을 이룰 때 일반적으로(범용적으로) 사용되는 작용기를 함유한 에틸글렌글리콜(PEG) 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 전구체에 이에 상보적인 결합을 위한 작용기를 가진 형광염료(fluorescent dyes) 또는 광민감제 (fluorescent sensitizer)를 도입시켜, 아래 화학식 3과 같이 나타내지는 전이체 단백질 과발현 표적 형광 리간드를 제공한다.
[화학식 3]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem3at6p
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜 사슬 수 n은 1에서 10이다. 상기 PEG와 형광염료 및 광민감제를 이어주는 Linker는 에테르(ether), 아미드(amide), 에스테르(ester), 우레아(urea), 우게탄(urethane), 사이오우레아(thiourea), 디술라이드(disulfide) 로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
상기 형광염료 또는 광민감제가 도입된 형광 리간드는 아래 화학식 4와 같이 나타내지는 말단에 형광 성질을 가진 분자와 결합 가능한 작용기를 함유한 에틸글렌글리콜 사슬이 치환된 2-(아릴-6,8-디클로로이미다[1,2-a]조피리딘-3-일)디프로필아세타미드 전구체로부터 합성할 수 있다.
[화학식 4]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem4at7p
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜 사슬 수 n은 1에서 10이다. 상기 Z는 액시드(acid), 알코올(alcohol), 티올(thiol), 아민(amine), 이소시아나트(isocyanate), 이소티오시아나트(isothiocyanate), 브로미드(bromide), 이오디드(iodide), 클로리드(chloride), 수시니미딜 에스테르(N-succinimidyl ester), 술포 수시니미딜 에스테르(Sulfo N-succinimidyl ester)로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
본 발명에 따르면 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18 표지 PET 방사성추적자를 통해서는 새로운 신경염증 및 종양 영상을 얻음으로써 다양한 전이체 단백질 과발현 관련 뇌 질환 및 종양 환자를 진단할 수 있고, 플루오린-18의 긴 반감기를 통해 종래의 탄소-11 추적자 대비 많은 환자에게 신경염증 및 종양 영상 진단을 제공할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 이오도늄염 또는 보론 에스터 전구체를 이용한 방향족 고리에 플루오린-18의 직접 표지방법은 기존의 지방족에 표지 된 플로라이드-18 보다 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자의 체내 대사 안정성을 높여 결과적으로 높은 신호대 잡음비 영상을 제공할 수 있다. 또한 오른쪽 벤젠 대신 피리딘을 도입하여 정상뇌에서의 배출을 보완함으로 써 TSPO 과발현 영역과 정상 세포간의 차이를 빠르고 정확하게 제공하여 진단 시간을 단축할 수 있다. 더불어 동일 리간드에 플루오린-18 대신 형광염료 및 광민감제를 도입한 형광 리간드는 전이체 단백질 과발현과 관련된 질환의 형광영상유도 수술 및 광역학치료에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 이오도늄염 또는 보론 에스터 전구체를 이용한 일실시예에 따른 플루오린-18 표지 방사성추적자의 합성과정을 나타낸 화학식이다.
도 2은 화학식 2의 유도체인 일실시예의 합성 혼합물로부터 순수한 플루오린-18 표지 방사성 추적자를 분리하기 위한 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프이다.
도 3는 화학식 2의 유도체인 일실시예로부터 합성되어 순수한 플루오린-18 표지 방사성추적자와 비방사성 동위원소를 가진 기준물질을 동시 주입하여 동일 물질임을 확인하는 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 PET 영상을 위한 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 생물학적 결과 평가 방법에서 신경염증 유용성 평가를 위해 랫드의 뇌에 직접 주입된 지질다당질 (LPS, lipopolysaccharide)에 의해 유도된 신경염증 유발 부분에 플루오린-18 표지 방사성추적자 [18F]BS224 ([18F]BS compound, 18F-labeled Bari and Seoul National University compound)의 섭취를 나타낸 자료이다.
도 5은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 PET 영상을 위한 플루오린-18 표지 방사성추적자 [18F]BS224, 이의 합성 및 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌졸증 또는 뇌경색 질환에서의 진단 유용성 평가를 위해 중대뇌동맥 폐쇄 (MCAO, middle cerebral artery occlusion) 랫드 모델에 의해 유도된 뇌 허혈 유발 부분에 플루오린-18 표지 방사성추적자의 섭취를 나타낸 자료이다.
도 6은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 리간드인 BS224(Bari and Seoul National University compound 224)와 기존에 TSPO 또는 CBR에 결합한다고 알려진 화합물들의 결합 친화도를 rat cerebrocortical samples에서 비교한 도표이다.
도 7은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 PET 영상용 방사성추적자 [18F]BS224와 기존의 [18F]CB251을 이용하여 획득한 정상인에서의 비교 PET 영상 이미지이다.
도 8은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 리간드인 [18F]BS224의 정상인과 중뇌 뇌경색 환자에서 TSPO PET 비교 영상과 병변 부위에서의 Radio activity를 비교한 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자의 제조방법은 사이클로트론으로부터 생산된 플루오린-18이 용해된 물을 상전이 촉매와 함께 아세토니트릴 (CH3CN, acetonitrile)에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 생성된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 (디아세톡시)아이오도 아렌 유도체를 반응시켜 이오도늄염 전구체 (precursor A type) 또는 2-(4-브로모아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체 (precursor B type)를 제조하는 전구체 제조단계, 상기 이오도늄염 전구체와 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실 (TEMPO)을 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 디메칠포름아미드 (DMF, dimethylformamide)에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계; 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계 또는 상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 방사성추적자 물질 조성물에 염산 수용액을 첨가하여 C18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고, 물로 세척한 후, 에탄올로 용출시켜 상기 조성물을 정제하는 제1 정제 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방사성추적자 물질 조성물을 244 내지 264nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 고성능액체크로마토그래피 (HPLC, high performance liquid chromatography) 시스템을 이용하여 정제하는 제2 정제 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플루오린-18 반응액 제조단계는 플루오린-18 표지 반응성을 증가시키기 위해 상전이 촉매로서 18-crown-6 ([C2H4O]6)/탄산수소 세슘(CsHCO3) 을 더 첨가하여 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해, 플루오린-18이 용해된 물을 CH3CN에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 (디아세톡시)아이오도아렌을 반응시켜 이오도늄염 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체(precursor A type) 제조단계, 상기 이오도늄염 전구체와 TEMPO를 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자가 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계와 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체(precursor B type)를 제조하는 보론 에스터 전구체 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 DMF에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계 및 상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자가 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고, 아래 화학식 1과 같이 나타내지는 전이체 단백질 과발현 표적 리간드 및 플루오린-18 표지 PET 영상용 방사성추적자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000006
여기서, 상기 R은 18F 또는 19F 이고, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 2와 같이 나타내지는 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체(precursor A or B type)로부터 합성할 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000007
Figure PCTKR2018015117-appb-I000008
여기서, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 Z은 아이오도벤젠 토실레이트, 아이오도톨루엔 토실레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 토실레이트, 4-아이오도 아니졸 토실레이트, 3-아이오도 아니졸 토실레이트, 2-아이오도사이오펜 토실레이트, 3-아이오도사이오펜 토실레이트,
아이오도벤젠 브로마이드, 아이오도톨루엔 브로마이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 브로마이드, 4-아이오도 아니졸 브로마이드, 3-아이오도 아니졸 브로마이드, 2-아이오도사이오펜 브로마이드, 3-아이오도사이오펜 브로마이드,
아이오도벤젠 아이오다이드, 아이오도톨루엔 아이오다이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 아이오다이드, 4-아이오도 아니졸 아이오다이드, 3-아이오도 아니졸 아이오다이드, 2-아이오도사이오펜 아이오다이드, 3-아이오도사이오펜 아이오다이드,
아이오도벤젠 트리플레이트, 아이오도톨루엔 트리플레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 트리플레이트, 4-아이오도 아니졸 트리플레이트, 3-아이오도 아니졸 트리플레이트, 2-아이오도사이오펜 트리플레이트, 3-아이오도사이오펜 트리플레이트, 및 피나콜 보론에스터로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해, 아래 화학식 4와 같이 형광 성질을 가진 분자와 결합을 이룰 때 일반적으로(범용적으로) 사용되는 작용기를 함유한 에틸글렌글리콜(PEG) 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 전구체에 이에 상보적인 결합을 위한 작용기를 가진 형광염료(fluorescent dyes) 또는 광민감제 (fluorescent sensitizer)를 도입시켜, 아래 화학식 3과 같이 나타내지는 전이체 단백질 과발현 표적 형광 리간드를 제공한다.
[화학식 3]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem3at12p
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜 사슬 수 n은 1에서 10이다. 상기 PEG와 형광염료 및 광민감제를 이어주는 Linker는 에테르(ether), 아미드(amide), 에스테르(ester), 우레아(urea), 우게탄(urethane), 사이오우레아(thiourea), 디술라이드(disulfide) 로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
상기 형광염료 또는 광민감제가 도입된 형광 리간드는 아래 화학식 4와 같이 나타내지는 말단에 형광 성질을 가진 분자와 결합 가능한 작용기를 함유한 에틸글렌글리콜 사슬이 치환된 2-(아릴-6,8-디클로로이미다[1,2-a]조피리딘-3-일)디프로필아세타미드 전구체로부터 합성할 수 있다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000010
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜 사슬 수 n은 1에서 10이다. 상기 Z는 액시드(acid), 알코올(alcohol), 티올(thiol), 아민(amine), 이소시아나트(isocyanate), 이소티오시아나트(isothiocyanate), 브로미드(bromide), 이오디드(iodide), 클로리드(chloride), 수시니미딜 에스테르(N-succinimidyl ester), 술포 수시니미딜 에스테르(Sulfo N-succinimidyl ester)로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 일실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 일실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1에는 본 발명의 이오도늄 전구체 및 보론 에스터 전구체를 이용한 일실시예에 따른 플루오린-18 표지 방사성추적자의 합성과정을 나타낸 화학식이 개시되어있다.
도 2에는 화학식 2의 유도체인 일실시예의 합성 혼합물로부터 순수한 플루오린-18 표지 방사성추적자를 분리하기 위한 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 3에는 화학식 2의 유도체인 일실시예로부터 합성되어 순수한 플루오린-18 표지 방사성추적자와 비방사성 동위원소 플루오린-19를 가진 기준물질을 동시 주입하여 동일 물질임을 확인하는 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프가 개시되어 있다.
도 4는 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 PET 영상을 위한 플루오린-18 표지 방사성추적자의 생물학적 결과 평가 방법에서 신경염증 유용성 평가를 위해 랫드의 뇌에 직접 주입된 LPS에 의해 유도된 신경염증 유발 부분에 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]BS224)의 섭취를 나타낸 자료이다.
도 5는 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 표적 PET 영상을 위한 플루오린-18 표지 방사성추적자의 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌졸증 또는 뇌경색 질환에서의 진단 유용성 평가를 위해 MCAO 랫드 모델에 의해 유도된 뇌 허혈 유발 부분에 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]BS224)의 섭취를 나타낸 자료이다.
도 6은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 리간드인 BS224와 기존에 TSPO 또는 CBR에 결합한다고 알려진 화합물들의 체외 결합 친화도를 랫드 대뇌피질에서 추출한 샘플에서 비교한 도표이다.
도 7은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자 [18F]BS224와 [18F]CB251을 이용한 정상인에서의 PET 영상과 뇌에서의 비교 섭취율 도표이다.
도 8은 본 발명에 의한 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18이 표지 된 PET 영상용 방사성추적자 [18F]BS224의 정상인과 중뇌 뇌경색 환자 뇌 PET 영상과 같은 중뇌 뇌경색 환자 뇌 MRI 영상 그리고 PET 영상에서의 정상 뇌세포과 병변 부위에서의 비교 섭취율 도표이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전이체 단백질 과발현 표적 플루오린-18 표지 된 PET 영상용 방사성추적자의 제조방법은 사이클로트론으로부터 생산된 플루오린-18이 용해된 물을 상전이 촉매와 함께 CH3CN에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 생성된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-(4-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 (디아세톡시)아이오도 아렌 유도체를 반응시켜 이오도늄염 전구체(precursor A type) 또는 2-(4-브로모아릴-6,8-디클로로이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)디프로필아세타미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체 (precursor B type)를 제조하는 전구체 제조단계, 상기 이오도늄염 전구체와 TEMPO를 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 디메칠포름아미드 (DMF, dimethylformamide)에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계; 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계 또는 상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 전이체 단백질 과발현 표적 리간드 및 플루오린-18 표지 PET 영상용 방사성추적자는 아래의 화학식 1과 같은 물질로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000011
여기서, 상기 R은 18F 또는 19F 이고, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 2와 같이 나타내지는 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체(precursor A or B type)로부터 합성할 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000012
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem2at16p
여기서, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
상기 화학식 1의 플루오린-18 표지 방사성 추적자 물질은 아래 반응식 1에 나타난 바와 같이, 플루오린-18 표지 반응성을 증가시키기 위해 첨가한 상전이 촉매(18-크라운-6/탄산수소 세슘)를 통해 형성된 [18F]세슘플루오라이드 화합물을 이용하여 상기 화학식 2와 같은 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체와 반응시켜 18F을 방향족 고리에 표지 시키는 과정을 통해 제조될 수 있다.
[반응식 1]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-respon1at16p
상기 반응식 1의 반응물은 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체들로서, 상기 반응식 1에서 Z는 아이오도벤젠 토실레이트, 아이오도톨루엔 토실레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 토실레이트, 4-아이오도 아니졸 토실레이트, 3-아이오도 아니졸 토실레이트, 2-아이오도사이오펜 토실레이트, 3-아이오도사이오펜 토실레이트,
아이오도벤젠 브로마이드, 아이오도톨루엔 브로마이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 브로마이드, 4-아이오도 아니졸 브로마이드, 3-아이오도 아니졸 브로마이드, 2-아이오도사이오펜 브로마이드, 3-아이오도사이오펜 브로마이드,
아이오도벤젠 아이오다이드, 아이오도톨루엔 아이오다이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 아이오다이드, 4-아이오도 아니졸 아이오다이드, 3-아이오도 아니졸 아이오다이드, 2-아이오도사이오펜 아이오다이드, 3-아이오도사이오펜 아이오다이드,
아이오도벤젠 트리플레이트, 아이오도톨루엔 트리플레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 트리플레이트, 4-아이오도 아니졸 트리플레이트, 3-아이오도 아니졸 트리플레이트, 2-아이오도사이오펜 트리플레이트, 3-아이오도사이오펜 트리플레이트, 및 피나콜 보론에스터로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있다.
이 때, 상기 반응식 1에서 X가 질소인 경우에 Y는 탄소일 수 있고, Y가 질소인 경우에는 X가 탄소일 수 있으며, 상기 X, Y는 모두 탄소일 수 있다.
상기 화학식 1의 플루오린-18이 표지된 방사성 추적자 화합물의 제조 시, 상기 18F의 도입은 18-크라운-6/탄산수소 세슘이 포함된 CH3CN 용매 하에 [18F]세슘플루오라이드를 준비하기 위해 85 내지 95℃ 온도로 가열하여물이 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 및 상기 [18F]세슘플루오라이드를 상기 화학식 2의 출발물질과 TEMPO 또는 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트) 이 CH3CN 또는 DMF 용매에 용해되어 있는 반응용기로 옮긴 후 가열하여 반응시키는 단계를 포함하는 과정을 통해 수행될 수 있다.
여기서, 상기 플루오린-18이 도입된 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 상기와 같은 과정을 통해 제조된 후, 상온으로 냉각 시켜 HPLC을 수행하여 분리/정제할 수 있다.
상기 플루오린-18 표지 방사성추적자의 제조에 있어서, 출발물질로 사용되는 상기 화학식 2 화합물은 아이오도벤젠 토실레이트, 아이오도톨루엔 토실레이트 등이 이오도늄염 전구체의 오른쪽 벤젠 혹은 피리딘 고리에 치환되어 있어, 아이오딘을 중심으로 두 개의 방향족 중에서 이오도늄염 전구체의 벤젠 혹은 피리딘 고리의 상대적 전자 밀도차를 가져온다. 그 결과, 플루오린-18이 이오도늄염 전구체의 오른쪽 고리에 직접 치환될 수 있도록 역할을 함과 동시에 수율 및 선택성을 높이는 효과를 나타낸다.
상기 화학식 1과 같은 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 반응식 2에서와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
[반응식 2]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-respon2at17p
여기서, 반응식 2의 화합물 d는 화학식 1의 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 일종이다.
즉, 상기 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 화합물 (a)를 테트라히드로퓨란 용매 하에 1,1'-카보닐디이미다졸과 TEA을 넣고 디프로필아민과 반응시켜 화합물 (b)를 제조하는 단계(유도체 제조단계 1); 화합물 (b)를 테트라클로로카본 용매 하에 브로민과 반응시켜 화합물 (c)를 제조하는 단계(유도체 제조단계 2); 화합물 (c)를 디메틸포름아미드 용매 하에 2-아미노-3,5-디클로로피리딘과 반응시켜 화합물 (d)를 제조하는 단계(유도체 제조단계 3)를 통해 제조될 수 있다.
상기 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 제조 시, 각 단계 별로 얻어진 중간 생성물들은 유기합성 분야에서 알려진 여과방법, 정제방법 등을 통해 분리/정제 할 수 있다.
상기 화학식 1의 플루오린-18이 도입된 [18F]2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래의 화학식 2와 같은 이오도늄염 또는 보론 에스터 전구체를 통해 제조될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000016
상기 식에서, Z과 X 및 Y는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 2의 이오도늄염 또는 보론 에스터 전구체는 화학식 1의 [18F]플루오린-18이 도입된 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체를 제조하는 출발 물질로 사용될 수 있다. 상기 Z는 아이오딘을 중심으로 반대쪽 방향족 화합물에 비해 이오도늄염 전구체 오른쪽 고리에 비해 상대적인 전자밀도를 달리하여 플루오린-18이 이오도늄염 전구체 오른쪽 벤젠 또는 피리딘 고리에 직접 도입될 수 있도록 하는 역할을 수행함과 동시에 수율 및 선택성을 높이는 효과를 보인다.
상기 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체에 플루오린을 포함하는 -Z group을 도입하는 방법은 아래 반응식 3과 4에 나타난 바와 같이, 화합물 (e)의 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 오른쪽 고리에 -Z기를 도입시키는 단계를 통해 수행될 수 있다.
[반응식 3]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000017
[반응식 4]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000018
상기 반응식 3과 4에서 Z와 X 및 Y는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
상기 반응식 3에서 상기 -Z기의 도입을 위해 화합물 (e)와 반응시키는 물질은 (디아세톡시)아렌과 파라-톨루엔 설포닉 엑시드를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 반응식 4에서 상기 보론 에스터기의 도입을 위해 화합물 (g)와 반응시키는 물질은 비스(피나콜라토)디보론과 [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 디클로라이드를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 반응식 3의 반응은 CH3CN 용매에 디아세톡시아렌을 녹인 후 파라-톨루엔 설포닉 엑시드를 첨가한 후 상기 -Z기의 도입을 위한 화합물을 클로로폼 용매에 녹여 적가한 후 15-18 시간 동안 50℃에서 교반시켜 수행될 수 있다.
상기 반응식 4의 반응은 디메틸포름아미드 용매에 상기 -R기의 도입을 위한 화합물과 비스(피나콜라토)디보론과 [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 디클로라이드를 첨가한 후 3-5 시간 동안 80℃에서 교반시켜 수행될 수 있다.
이와 관련하여 본 발명은 또한 상기 목적을 달성하기 위해, 아래 화학식 4와 같은 생체분자와 결합을 이룰 때 일반적으로(범용적으로) 사용되는 작용기를 가진 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 전구체와 이에 상보적인 결합을 위한 작용기를 가진 형광염료(fluorescent dyes) 또는 광역학 치료(photodynamic therapy)용 광민감제(sensitizer)를 함께 반응시켜 형광 리간드를 제조하여, 아래 화학식 3과 같이 나타내지는 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 전이체 단백질 과발현 표적 추적자를 제공한다.
[화학식 3]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem3at20p
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜(PEG) 수 n은 1에서 10이다. 상기 PEG와 형광염료 및 광역학 치료용 광민감제를 이어주는 Linker는 ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, disulfide 로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
상기 형광염료 또는 광민감제가 도입된 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 4와 같이 나타내지는 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 전구체로부터 합성할 수 있다.
[화학식 4]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-chem4at20p
상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜(PEG) 수 n은 1에서 10이다. 상기 Z는 acid, alcohol, thiol, amine, isocyanate, isothiocyanate, bromide, iodide, chloride, N-succinimidyl ester, Sulfo N-succinimidyl ester로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
상기 화학식 3의 형광염료 또는 광민감제가 도입된 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 반응식 에 나타난 바와 같이, 일반적으로 (범용적으로) 생체분자에 다른 분자를 공유결합으로 연결할 때 사용되는 결합을 사용하기 위하여 상기 화학식 4와 같은 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 전구체와 이에 상보적인 결합을 위한 작용기를 가진 형광염료(fluorescent dyes) 또는 광역학 치료(photodynamic therapy)용 광민감제(sensitizer)를 반응을 시키는 과정을 통해 제조될 수 있다.
상기 형광염료(fluoroscent dye) 또는 광민감제는 예를 들어, porphyrins 계열 화합물, porphyrin precursors 계열 화합물, phthaallocyanines 계열 화합물, porphycenes 계열 화합물, chlorines 계열 화합물, fluoresceins 계열 화합물, anthracenes 계열 화합물, hypericin, furocoumarin 계열 화합물, chlorophyll derivatives, purpurins 계열 화합물, phenothiazines, methylene blue, violet green, azure C, thionine, nile blue A, hypocrellin, rose bengal, rhodamine 123, IR-700, IR-780, PC-413 및 lutetium texaphyrin로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 사용할 수 있다.
상기 porphyrins 계열 화합물은 hematoporphyrin derivative, dihematoporphyrin ether/ester, porfimer sodium, tetrasodium-meso-tetraphenylporphyrin-sulphonate 및 metallotetra-azaporphyrin로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 porphyrin precursors 계열 화합물은 d-aminolevulinic acid (ALA), d-aminolevulinic acid (ALA)-methyl-, propyl-, 및 hexyl-esters 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 phthaallocyanines 계열 화합물은 chloroaluminum tetra-sulfonated phthalocyanine, zinc(II)phthalocyanine, silicone naphthalocyanine 및 aluminum sulfonated phthalocyanine 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 porphycenes 계열 화합물은 9-acetoxy-2,7,12,17-tetra-N-propylporphycene, 2-hydroxyethyl-7,12,17-tris(methoxyethyl)porphycene, 23-carboxy-24-methoxycarbonylbenzo(2, 3)-7,12,17-tri(methoxyethyl)-porphycene 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 chlorines 계열 화합물은 monoaspartyl chlorine e6, diaspartyl chlorine e6, chlorine e6 sodium, 및 bacteriochlorin 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 fluoresceins 계열 화합물은 fluorescein sodium 및 tetrabromofluorescein-eosin 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 anthracenes 계열 화합물은 anthraquinone, acridine orange, acridine yellow 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 furocoumarin 계열 화합물은 5-methooxypsoralen 및 8-methoxypsoralen 로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 purpurins 계열 화합물은 metallopurpurin 및 tin etiopurpurin로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1의 플루오린-18이 도입된 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 세포내 미토콘드리아의 외막에 존재하는 TSPO에 높은 결합을 형성함으로 써 TSPO 과대발현과 관계되는 질환의 PET 방사능추적자로서 사용할 수 있다. 상기 체내 TSPO 결합 후에 플루오린-18로부터 방출되는 양전자가 체내의 근접 전자와 만나서 소멸하게 되며, 이때 생성되는 두 개의 감마선 에너지(511 keV)를 수집하여 체내 특이적으로 TSPO이 많이 발현된 해당 부위를 PET을 통해 직접 비침습적으로 영상화 할 수 있다.
또한, 상기 화학식 3의 형광분자가 도입된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 위와 유사한 기작으로 체내 특이적 TSPO 과대발현 성질을 갖는 암종에 결합함으로 써 종양 수술과정에서 정확한 종양부위의 이미지-가이드를 제공하거나 환부의 치료파장영역의 빛을 더욱 유효하게 받아들일 수 있는 광민감제(sensitizer)로서 직접 종양 내 TSPO에 결합하였다가 국소적으로 광원에 노출되었을 때 세포괴사를 유발시키는 광역학 치료에 사용할 수 있다. 상기 체내 과발현된 TSPO에 결합 성질을 갖는 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체 화합물에 형광염료을 도입하여 체내에 주입하여, 충분히 TSPO 표적 후에 해당 부위를 형광염료에 대응하는 특정 파장의 빛을 조사해줌으로 써 결합된 물질이 빛을 방출하여 시각적으로 볼 수 있어 종양 수술의 가이드라인을 제공해주거나, 광역학 치료를 위해 광민감제(sensitizer)가 도입된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 경우 특정 파장의 빛을 받을시 해당 부위에 활성산소를 방출하여 종양을 치료할 수 있다.
더욱이, 상기 화학식 3의 형광분자가 도입된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체에서 PDT용 광민감제가 도입된 경우 PET과 동일하게 비침습적 치료가 가능하다는 장점과 더불어 수술로 인해 정상장기의 기능성을 상실할 수 있는 암의 경우 단순히 빛을 쬐어줌으로써 암세포만을 죽이는 치료가 가능한 장점이 있다.
상기 화학식 1과 2의 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 오른쪽 아릴의 X 혹은 Y를 변형시키거나, 또는 플루오린-18 또는 PET 사슬이 도입된 형광염료 또는 광민감제의 치환 위치를 달리함으로써 상기 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 뇌 및 종양의 섭취 및 배출 등을 조절할 수 있다. 필요하다면, 이들 치환기들의 극성을 증가시켜 섭취 및 배출 속도 등의 조절이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 화학식 1과 3의 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 포유 동물, 바람직하게는 인간에게 투여하여 각종 전이체 단백질 과발현과 관련되어 있는 뇌질환 및 종양의 유무 판단 또는 해당 위치 진단 및 치료를 하는데 유용하게 사용될 수 있다.
<제조예> 화학식 2의 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체의 출발물질의 제조
제조예 1: 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
Figure PCTKR2018015117-appb-I000021
(단계 1): 4-(4-브로모페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드의 제조
3-(4-브로모벤조일)프로피오닉 엑시드(2.0 g, 7.8 mmol)와 1,1‘-카보닐디이미다졸(1.4 g, 8.6 mmol)을 테트라히드로퓨란(THF, 50 ml)에 녹이고 30분간 교반을 시켰다. 30분 후에 N,N '-디프로필아민(1.2 mL, 8.6 mmol)과 트리에틸아민(1.3 ml, 9.4 mmol)을 첨가하여 3시간 교반을 시켰다. 용매를 음압으로 제거 후 잔여물에 0.1 N 하이드로젠클로라이드 수용액을 넣고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출된 유기용매는 소듐 설페이트를 처리하고 필터한 후 남은 유기 용매를 음압으로 증발시킨다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.95 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.53 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 1.65 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 2.77 (t, J = 7.4 Hz, 2H, CH2CO), 3.2-3.4 (m, 6H,CH2N+CH2CO), 7.58 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar), 7.86 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 198.6, 171.1, 135.8, 132.0, 131.9, 129.8, 129.7, 128.2, 49.7, 47.9, 33.9, 27.3, 22.3, 21.1, 11.6, 11.5, 11.4; Anal. Calculated for (C16H22BrNO2): C, 56.48; H, 6.52; N, 4.12 %. Found: C, 56.59; H, 6.50; N, 4.11 %. MS: calculated for [M]+ = 339 Found: MS m/z (% relative to the base peak) = 339 (5, M+), 239 (base); IR (KBr): 1639, 1687 cm-1.
(단계 2): 3-브로모-4-(4-브로모페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드의 제조
4-(4-브로모페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드(2.0 g, 5.9 mmol)이 녹여져있는 테트라클로로카본(50 mL)에 브로민(0.33 ml, 6.5 mmol)이 녹여져있는 테트라클로로카본(1 mL)을 천천히 넣어준다. 반응 혼합물은 3 시간 동안 교반한 후 용매를 음압으로 제거하였다. 잔여물은 포화된 소듐하이드로젠카보네이트 수용액으로 처리한 후 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출된 유기 용매는 소듐 설페이트로 처리 후 필터하여 음압으로 증발시켰다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.83 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.98 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.49 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 1.66 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 3.01 (dd, J1= 16.0 Hz, J2= 4.4 Hz, 1H, CH2CO), 3.1-3.4 (m, 4H,CH2N), 3.57 (dd, J1= 16.0 Hz, J3= 9.9 Hz, 1H, CH2CO), 5.59 (dd, J3= 9.9 Hz, J2= 4.4 Hz, 1H, CHBr), 7.62 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar), 7.91 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar); 13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 192.4, 169.3, 133.2, 132.3, 132.1, 130.7, 130.6, 130.5, 128.9, 49.7, 47.6, 40.6, 38.5, 38.4, 22.2, 21.0, 11.5, 11.4; Anal. Calculated for (C16H21Br2NO2): C, 45.85; H, 5.05; N, 3.34 %. Found: C, 46.03; H, 5.03; N, 3.35 %. MS: calculated for [M]+ = 419 Found: MS m/z (% relative to the base peak) = 419 (0.5, M+), 319 (base); IR (KBr): 1689, 1683 cm-1
(단계 3): 2-(2-(4-브로모페닐)-6,8-디클로로-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
3-브로모-4-(4-브로모페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드(2.0 g, 4.8 mmol)가 녹여져 있는 디메틸포름아미드(DMF, 25 mL)에 2-아미노-3,5-디클로로피리딘(1.0 g, 6.2 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물은 18시간 동안 환류 교반하였다. 용매는 음압으로 제거 후에 잔여물은 에틸 아세테이트에 녹이고 0.1N의 염산 수용액으로 처리한 후 유기층을 추출한다. 추출된 유기층은 소듐 설페이트 처리 후 음압으로 제거한다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.77 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.2-1.3 (m, 4H,CH2), 3.12 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 3.30 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 4.04 (s, 2H,CH2CO), 7.30 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar), 7.53 (d, J = 8.2 Hz, 2H, Ar), 7.60 (d, J = 8.2 Hz, 2H, Ar), 8.24 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar); 13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 167.4, 144.8, 141.6, 133.1, 132.3, 130.9, 125.3, 123.8, 123.1, 122.1, 120.1, 117.9, 50.4, 48.5, 30.6, 22.7, 21.4, 11.8, 11.5; Anal. Calculated for (C21H22BrCl2N3O): C, 52.20; H, 4.59; N, 8.70 %. Found: C, 52.34; H, 4.57; N, 8.74 %. MS: calculated for [M]+ = 483 Found: MS m/z (% relative to the base peak) = 483 (3, M+), 128 (base). ESI -MS: calculated for [M - H]- = 482. Found = 482: IR (KBr): 1698 cm-1
(단계 4): 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
2-(2-(4-브로모페닐)-6,8-디클로로-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N 디프로필아세트아미드(0.5 g, 1.04 mmol)을 디옥산(dioxane, 20 ml)에 녹인 후 헥사메틸디틴(0.43 mL, 2.08 mmol)과 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.17 g, 0.15 mmol)을 첨가하여 준다. 혼합물은 알곤 대기하에 120℃에서 6시간 교반을 하였다. 온도를 낮춘 후 반응 혼합물은 셀라이트로 필터를 한 후 물과 에틸 아세테이트를 첨가하여 추출하였다. 추출된 유기 용매는 소듐 설페이트를 처리한 후 음압으로 제거하였다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.32 (s, 3H, CH3Sn), 0.67 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.4-1.6 (m, 4H,CH2), 3.06 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 3.29 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 4.09 (s,2H,CH2CO), 7.30 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar), 7.59 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar), 7.63 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar), 8.36 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar); 13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 167.3, 145.7, 143.0, 141.3, 136.2, 133.6, 128.5, 124.7, 123.4, 122.0, 120.0, 117.4, 50.1, 48.2, 30.5, 22.4, 21.1, 11.4, 11.0, -9.4; Anal. Calculated for (C24H31Cl2N3OSn): C, 50.83; H, 5.51; N, 7.41 %. Found: C, 51.08; H, 5.52; N, 7.43 %. ESI -MS: calculated for [M + Na]+ = 590. Found = 590: IR (KBr): 1645 cm-1:
본 발명에 따른 플루오린-18 표지 전이체 단백질 표적 표적 PET 방사성추적자의 제조방법은 높은 비방사능(molar activity)을 가진 생성물을 얻을 수 있으며 대량생산에서 다루기가 용이한 플루오린-18을 이용하기 위해 플루오린-18이 용해된 물을 CH3CN에 첨가하여 가열함으로써 플루오린-18 반응액을 제조하고, 전자를 끄는 별도의 작용기(functional group)가 없이도 방향족 고리(aromatic ring) 화합물에 친핵성 플루오린-18을 표지 할 수 있는 디아릴이오도늄 염을 이용할 수 있도록 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조와 4-(diacetoxy)iodoarene을 반응시켜 ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(aryl)iodonium) anion 전구체를 얻고, 이러한 이오도늄염 전구체를 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 반응액을 제조하여 이들 플루오린-18 반응액과 이오도늄염 반응액을 반응시켜 용이하게 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물([18F]BS224)을 얻는 방사성추적자 물질 조성물을 얻을 수 있다.
이때 상기 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드와 4-(diacetoxy)iodotoluene을 반응시켜 ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(aryl)iodonium) anion 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체 제조단계는 아래의 반응식 5와 같은 단계를 통해 제조될 수 있다.
[반응식 5]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000022
한편, 상기 상기 플루오린-18 반응액 제조단계는 플루오린-18의 반응성을 촉진할 수 있도록 상기 CH3CN에 탄산수소 세슘/18-Crown-6을 더 첨가하여 수행될 수 있다.
상기 제조방법은 상기 방사성추적자 물질 조성물에 염산 수용액을 첨가하여 C18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고, 물로 세척한 후, 에탄올로 용출시켜 상기 조성물을 정제하는 제1 정제 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 방사성추적자 물질 조성물을 244 내지 264 nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 HPLC 시스템을 이용하여 정제하는 제2 정제 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 정제 단계를 통해 더욱 높은 순도와 활성을 가진 는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자([18F]BS224)를 제조할 수 있다.
상기 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는은 염증 혹은 종양 부위의 특이적 섭취력을 이용하여 반응식 6에서와 같이, 예를 들어, IR-780 화합물을 아미드 결합으로 도입한 화학식 3의 구조의 광민감제가 도입된 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체로 구현될 수 있다.
[반응식 6]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000023
이러한 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체에 광민감제, IR-780 화합물을 도입한 화합물은 광역학 치료용에 사용될 수 있는 아래 와 같은 장점을 지니고 있다. IR-780은 특정 영역의 파장의 빛(780 ~ 800 nm)을 받으면 섭취된 세포에서 열을 발생시키는 화합물로 작용하므로, 방광 같이 종양 선택적 제거수술이 어렵고, 수술로 인해 장기의 기능성을 손실될 우려가 높은 종양 치료에 섭취된 부위에 빛을 조사함으로써 발생되는 열을 통해 해당 부위의 종양를 태우는 치료가 가능하다.
본 발명은 또한, 플루오린-18이 용해된 물을 CH3CN에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계, 2-트리메틸틴아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체와 4-(Diacetoxy)iodoarene을 반응시켜 ((4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(aryl)iodonium) anion 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체 제조단계, 상기 전구체와 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy을 CH3CN에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계 및 상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고,
아래 화학식 5과 같이 나타내지는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자([18F]BS224)를 제공한다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2018015117-appb-I000024
즉, 본 발명에 따른 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자 ([18F]BS224, 2-(6,8-dichloro-2-(4-[18F]fluorophenyl)imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-N,N-dipropylacetamide)로 표현되는 화합물로서 새로운 전이체 단백질 표적 신경염증 및 종양 영상을 양성자방출단층촬영으로부터 얻을 수 있도록 하여 다양한 전이체 단백질 과발현 관련 뇌 질환 및 종양 환자를 진단할 수 있고, 플루오린-18의 긴 반감기를 통해 종래의 탄소-11 추적자 대비 많은 환자에게 뇌 신경염증 및 종양 영상 진단을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 [18F]BS224 화합물의 오른쪽 벤젠 대신에 피리딘(Pyridine) 를 갖도록 아래의 반응식 6에서와 같이 2-피리딜-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체 형태로 합성하여 정상뇌에서의 배출을 보완하여, 보다 TSPO 과발현 영역과 정상 세포간의 차이를 보다 빨리 제공할 수 있는 화합물로도 구현될 수 있다.
<실시예 1> 이오도늄염 전구체를 이용한 2-(6,8-디클로로-2-(4-[18F]플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드 합성
Figure PCTKR2018015117-appb-I000025
사이클로트론에서 생산된 플루오린-18이 용해되어 있는 50-100 μL의 물을 CsHCO3 (1.0 mg)과 18-Crown-6 (10.0 mg)이 용해되어 있는 아세토니트릴에 첨가한다(용기[container] 1). 질소를 이용하여 90℃로 가열하면서 공비 증류(azeotropical distillation)에 의해 용매를 모두 증발시킨다. 이오도늄 솔트 전구체 (4 mg, (4-(6,8-dichloro-3-(2-(dipropylamino)-2-oxoethyl)imidazo[1,2-a]pyridin-2-yl)phenyl)(p-tolyl)iodonium)와 1 mg의 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy을 0.3 ml의 아세토니트릴에 용해시킨 후(용기 2) 해당 용액을 용기 1에 첨가한 후 10 분간 140℃의 열을 가열하여 반응을 진행시킨다. 반응 후 0.1 N의 HCl 수용액을 10 mL 첨가한 후 C18-light Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고 10 mL의 물로 씻어준 후 0.5 mL의 에탄올로 용출 시킨다. 용출 된 용액을 254 nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 HPLC 시스템 (Waters, Xterra Semi-preparative C18 column, 10 x 250 mm, 10 μm; 50% acetonitrile-water, 254nm, flow rate: 5.0 mL min)으로 정제하여 34분에 약 25%의 방사화학적 수율을 가진 플루오린-18이 표지된 [18F]BS224 를 수집한다.
<실시예 2> 보론 에스터 전구체를 이용한 2-(6,8-디클로로-2-(4-[18F]플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드 합성
Figure PCTKR2018015117-appb-I000026
사이클로트론에서 생산된 플루오린-18이 용해되어 있는 50-100 μL의 물을 CsHCO3 (1.1 mg)과 18-Crown-6 (3.5 mg) 또는 K2CO3 (0.8 mg)과 K222 (5.0 mg)이 용해되어 있는 아세토니트릴에 첨가한다(용기[container] 1). 질소를 이용하여 90℃로 가열하면서 공비 증류(azeotropical distillation)에 위해 용매를 모두 증발시킨다. 보론 에스터 전구체 (3 mg, 2-(6,8-디클로로-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일-N,N-디프로필아세트아미드)와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 0.2 mg 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트, 0.4 mg) 을 0.5 ml의 디메틸포름아미드에 용해시킨 후(용기 2) 해당 용액을 용기 1에 첨가한 후 10 분간 110℃의 열을 가열하여 반응을 진행시킨다. 반응 후 0.1 N의 HCl 수용액을 10 mL 첨가한 후 C18-light Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고 10 mL의 물로 씻어준 후 0.5 mL의 에탄올로 용출 시킨다. 용출 된 용액을 254 nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 HPLC 시스템 (Waters, Xterra Semi-preparative C18 column, 10 x 250 mm, 10 μm; 50% acetonitrile-water, 254nm, flow rate: 5.0 mL min)으로 정제하여 34분에 약 9 %의 방사화학적 수율을 가진 플루오린-18이 표지된 [18F]BS224pyridine를수집한다.
<실시예 3> 2-(6,8-디클로로-2-(4-플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
Figure PCTKR2018015117-appb-I000027
18-크라운-6(25.0 μmol)이 녹여져 있는 아세토니트릴(0.3 mL)에 물(10 μL)에 녹인 세슘플로라이드(25.0 μmol)을 첨가하였다. 질소를 이용하여 90로 가열하면서 공비 증류(azeotropical distillation)에 위해 용매를 모두 증발시키고 (4-(6,8-디클로로-3-(2-(디프로필아미노)-2-옥소에틸)이미다조[1,2-a]피리딘-2-일)페닐)(p-톨일)이오도늄 토실레이트가 녹여져 있는 아세토니트릴(0.3 ml)을 첨가한 후 교반하며 1시간 동안 80 내지 140℃의 열을 가한다. 상온으로 냉각시킨 후 반응 혼합물은 254 nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 HPLC 시스템 (Waters, Xterra Semi-preparative C18 column, 10 x 250 mm, 10 μm; 50% acetonitrile-water, 254nm, flow rate: 5.0 mL min)으로 정제하여 약 34분에 2-(6,8-디클로로-2-(4-플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드(BS224)를 수집하였다.
1H NMR (400MHz; CDCl3)δ 8.26 (d, J = 1.6 Hz, 1H), 7.63 (dd, J = 5.6 Hz, 8.8 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 7.15 (t, J = 8.8 Hz, 2H), 4.04 (s, 2H), 3.29 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 3.10 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.44-1.60 (m, 4H), 0.86 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 0.75 (t, J = 7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz; CDCl3) δ 167.2, 164.3, 161.8, 144.7, 141.2, 130.9, 130.8, 130.7, 130.6, 130.0, 129.9, 124.9, 124.7, 123.4, 121.8, 121.7, 120.0, 117.3, 116.1, 115.9, 115.8, 50.0, 48.2, 30.3, 22.4, 21.0, 11.5, 11.4, 11.2, 11.1; 19F NMR (375MHz; CDCl3) δ -113.2; Anal. Calculated for (C21H22Cl2FN3O): C, 59.72; H, 5.25; N, 9.95 %. Found: C, 59.77; H, 5.21; N, 9.98 %. ESI -MS: calculated for [M - H]- = 421. Found = 421: IR (KBr): 1640 cm-1.
<실시예 4> 2-(6,8-디클로로-2-(4-플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
[반응식 7]
[규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
Figure WO-DOC-FIGURE-respon7at31p
(단계 1) 4-(4-플루오로페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드의 제조
3-(4-플루오로벤조일)프로피오닉 엑시드(5.0 g, 25.5 mmol)와 1,1'-카보닐디이미다졸(4.5 g, 28.0 mmol)을 테트라히드로퓨란(THF, 50 ml)에 녹여 상온에서 30분간 교반시켰다. 30분 후 N,N '-디프로필아민(4.2 mL, 30.6 mmol)과 TEA(4.6 mL, 33.1 mmol)을 넣고 4시간 동안 교반을 시켰다. 용매는 음압으로 제거한 후 잔여물을 0.1N 염산 수용액으로 처리후 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출한 유기층은 소듐 설페이트를 처리 후 필터하고, 유기 용매는 음압으로 제거하였다. 잔여물은 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) d 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.95 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.53 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 1.65 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 2.77 (t, J = 7.4 Hz, 2H, CH2CO), 3.2-3.4 (m, 6H, CH2N + CH2CO), 7.12 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar), 7.90 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar); Anal. Calculated for (C16H22FNO2): C, 68.79; H, 7.94; N, 5.01 %. Found: C, 68.94; H, 7.90; N, 5.03 %. MS: calculated for [M]+ = 279 Found: MS m/z (% relative to the base peak) = 279 (5, M+), 179 (base). IR (KBr): 1640, 1685 cm-1.
(단계 2) 3-브로모-4-(4-플루오로페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드의 제조
4-(4-플루오로페닐)-4-옥소-N,N-디프로필부탄아미드가 테트라클로로카본 용매에 녹여져 교반중인 용액에 Br2(0.6 mL, 11.8 mmol)이 녹여져 있는 테트라클로로카본 용매를 천천히 넣어주었다. 반응 혼합물은 2시간동안 교반 후 용매를 음압으로 제거하였다. 잔여물은 포화된 소듐히드로젠카보네이트 수용액으로 처리 후 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출된 유기층은 음압으로 제거하고 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) d 0.83 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.98 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.49 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 1.66 (q, J = 7.4 Hz, 2H, CH2), 3.02 (dd, J1 = 16.0 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H, CH2CO), 3.1-3.4 (m, 4H, CH2N), 3.57 (dd, J1 = 16.0 Hz, J3 = 9.9 Hz, 1H, CH2CO), 5.59 (dd, J3 = 9.9 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H, CHBr), 7.12 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar), 7.90 (d, J = 6.8 Hz, 2H, Ar); Anal. Calculated for (C16H21BrFNO2): C, 53.64; H, 5.91; N, 3.91 %. Found: C, 53.73; H, 5.89; N, 3.93 %. MS: calculated for [M]+ = 358 Found: MS m/z (% relative to the base peak) = 358 (0.9, M+), 259 (base); IR (KBr): 1690, 1687 cm-1.
(단계 3) 2-(6,8-디클로로-2-(4-플루오로페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
3-브로모-4-(4-플루오로페닐)-4-옥소-N,N -디프로필부탄아미드(2.0 g, 5.6 mmol)가 녹여져있는 디메틸폼아미드(DMF, 25 mL)에 2-아미노-3,5-디클로로피리딘(1.2 g, 7.3 mmol)을 넣었다. 반응 혼합물은 12시간 동안 환류 교반하였다. 12시간 후 용매는 음압으로 제거한 뒤 잔여물은 에틸아세테이트에 녹인 후 0.1N 염산 수용액으로 처리하여 추출하였다. 추출된 유기층은 음압으로 제거 후 소듐 설페이트를 처리하고 음압으로 용매를 제거하였다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) d 0.77 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.2-1.3 (m, 4H, CH2), 3.12 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 3.30 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 4.04 (s, 2H, CH2CO), 7.30 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar), 7.23 (d, J = 8.2 Hz, 2H, Ar), 7.56 (d, J = 8.2 Hz, 2H, Ar), 8.23 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar); Anal. Calculated for (C21H22Cl2FN3O): C, 59.72; H, 5.25; N, 9.95 %. Found: C, 59.77; H, 5.21; N, 9.98 %. ESI -MS: calculated for [M - H]- = 421. Found = 421. IR (KBr): 1640 cm-1.
<실시예 5> (4-(6,8-디클로로-3-(2-(디프로필아미노)-2-옥소에틸)이미다조[1,2-a]피리딘-2-일)페닐)(p-톨일)이오도늄 토실레이트의 제조
Figure PCTKR2018015117-appb-I000029
아세토니트릴(4 mL)에 4-(디아세톡시)이오도톨루엔(235.2 mg, 0.7 mmol)을 녹인 후 파라-톨루엔 설포닉 엑시드(133.2 mg, 0.7 mmol)을 첨가한 직후 클로로폼(20 ml)을 첨가하여 딜루션 시켰다. 5분 동안 상온에서 교반한 후 클로로폼(4 mL)에 녹여져있는 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드을 천천히 넣어준다. 반응 혼합물은 50℃ 에서 18시간 동안 교반하였다. 상온으로 냉각 후 유기 용매는 음압으로 제거하였다. 잔여물은 디클로로메탄과 물을 넣고 추출한 후, 추출된 유기층은 음압으로 제거하였다. 얻어진 오일은 소량의 디클로로메탄과 디에틸 에테르 (v/v = 1:1)에 녹인 후 차가운 디에틸 에테르(10 mL)이 담겨져 있는 코니칼 튜브에 천천히 넣어준 후 원심분리를 통해 고체를 얻어내었다.
1H NMR (400MHz; CDCl3)δppm:8.03(d,J = 1.6 Hz, 1H), 7.99 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.77 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.64 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.53 (bd, J = 7.6 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 1.6 Hz, 1H), 7.11 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.03 (bd, J = 7.6 Hz, 2H), 4.02 (s, 2H), 3.32-3.26 (m, 2H), 3.23-3.17 (m, 2H), 2.34 (s, 3H), 2.29 (s, 3H), 1.60-1.50 (m, 4H), 0.86 (t, J = 7.6 Hz, 3H), 0.80 (t, J = 7.2 Hz, 3H); 13CNMR(100MHz;CDCl3)δppm:166.8,143.3,142.9,141.3,139.6,137.4,135.5,135.1,132.7,131.8,128.7,126.1,125.3,123.7,121.5,120.1,118.7,115.0,111.9,50.1,48.2,29.8,22.4,21.5,21.4,21.1,11.5,11.3;MS(ESI)m/z 620 (M+-OTs). HRMS calcd for C28H29Cl2IN3 O620.0732, found620.0735.
<실시예 6> 2-(6,8-디클로로-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일-N,N-디프로필아세트아미드의 제조
Figure PCTKR2018015117-appb-I000030
2-(2-(4-브로모페닐)-6,8-디클로로-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드 (230 mg, 0.48 mmol)가 녹여져 있는 디메틸포름아미드 (DMF, 15 mL)에 [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 디클로라이드 (41 mg, 0.05 mmol)와 포타슘 아세테이트 (141 mg, 1.4 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (134 mg, 0.53 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물은 3시간동안 80℃에서 교반하였다. 온도를 상온으로 낮춘 후 반응 혼합물은 셀라이트 필터를 한 후 물과 디클로로메탄을 첨가하여 추출하였다. 추출된 유기 용매는 소듐 설페이트를 처리한 후 음압으로 제거하였다. 잔여물은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.67 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.37 (s, 12H, CH3), 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3), 1.4-1.6 (m, 4H,CH2), 3.09 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 3.29 (t, J = 7.7 Hz, 2H, CH2NCO), 4.07 (s,2H,CH2CO), 7.29 (d, J = 2.0 Hz, 1H, Ar), 7.67 (d, J = 8.0 Hz, 2H, Ar), 7.89 (d, J = 8.0 Hz, 2H, Ar), 8.28 (d, J = 1.9 Hz, 1H, Ar); 13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 167.2, 145.2, 141.2, 136.2, 135.1, 128.1, 124.6, 123.3, 121.7, 119.4, 117.6, 83.9, 49.9, 48.0, 31.6, 30.2, 24.9, 22.4, 22.2, 20.9, 14.1, 11.3, 11.0. ESI -MS: calculated for [M + H]+ = 530. Found = 530:
<실험예 1> Human serum에서의 체외안정성 측정
플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자([18F]BS224)의 체외안정성 실험은 인간혈청 0.4 mL와 플루오린-18이 치환된 플루오린-18 표지 방사성 추적자([18F]BS224)를 함유한 1% 에탄올이 함유된 물 0.4 mL와 혼합한 후 37℃에서 0, 10, 30, 60, 120분 동안 방치한 후에 박층 크로마토그래피로 안정성을 분석하였다. 측정 결과 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]BS224)는 최대 120분 까지 98.7% 이상 안정하였으며, 이는 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]BS224)가 체내 생물학적 연구를 수행하기에 충분한 안정성을 보여준 것이다.
<실험예 2> LPS 유도 뇌신경염증모델 랫드 제작
신경염증 모델 랫트 제작은 200 ~ 250 g의 체중을 갖는 수컷 Sprague-Dawley 랫트를 사용하였다. 랫트를 마취하고 두개골을 노출시킨 후 뼈 드릴을 이용하여 작은 구멍을 뚫었다. 다음으로, LPS(lipopolysaccharide) 50 ug을 해밀턴 주사기를 사용하여 미리 정한 오른쪽 뇌 영역(AP, 0.8 mm; L, -2.7 mm and P, -5.0 mm from the bregma)으로 0.5 mL/min의 유량으로 주입한다. 해밀턴 주사기에서의 LPS 역류를 막기 위하여 투여후 10분 후 두개골의 작은 구멍을 왁스로 충진 후 절개한 두피를 봉합한다.
<실험예 3> 중대뇌동맥 폐쇄 (MCAO) 랫드모델 제작
7주령의 Sprague-Dawley 랫드을 준비하여 1 주일간의 숙려기간을 거친 뒤 약 8주령 (약 300g)의 랫트를 중대뇌동맥 폐쇄 모델을 위해 2% 아이소플로란을 사용하여 호흡마취를 한다. 랫트를 측면으로 눕힌 뒤 양발과 머리 부분을 고정 후에 목부분의 털을 제거, 약 3cm 정도의 피부를 절개한다. 표피 아랫부분의 지방층을 제거한 뒤에 좌측에 경동맥 부분을 찾아 수술공간을 확보한다. 총경동맥 하단 부위를 묶어 혈류를 막아준 후, 내경동맥에 프루브를 삽입할 수 있을 만큼의 간격을 두고 양쪽을 묶어 혈류를 차단한다. 내경동맥에 혈류가 차단된 사이 부분을 약간 절개 후 나일론 프루브를 삽입하여 중뇌동맥 부분까지 삽입한다. 프루브 삽입 후 절개한 목 부위를 스테이플러로 봉합 후에 60분간 혈류를 차단한다. 스테이플러를 제거 후 프루브를 조심스럽게 당겨 빼내고 내경동맥 양쪽에 실을 제거하고, 두 개의 실 중에 중뇌동맥 방향에 있는 실을 다시 묶은 후 총 경동맥부위의 실을 제거한다. 절개했던 목 부위를 봉합한다.
<실험예 4> 지방친화도 측정
지방친화도 측정은 5% 에탄올/식염수에 분산되어있는 [18F]BS224을 n-옥탄올 (5 mL)과 인산나트륨완충액(0.15 M, pH 7.4, 5.0 Ml)에 가하여 혼합한 후 5회 측정하였다. 각 단계의 샘플은 방사능을 측정하고, 지방친화도는 인산나트륨완충액과 n-옥타놀과의 분당 카운트 비율로 계산하였다. [18F]BS224의 지방친화도는 2.78±0.4이다.
<실험예 5> 체외 결합 친화도 측정
체외 결합 친화도 측정
BS224의 TSPO와 CBR에 대한 체외 결합도 측정은 [3H]PK11195와 [3H]flunitrazepam과의 치환 반응으로 인해 결정되었다. [Callaghan, P. D. et al. Comparison of in vivo binding properties of the 18-kDa translocator protein (TSPO) ligands [18F]PBR102 and [ 18 F]PBR111 in a model of excitotoxin-induced neuroinflammation. Eur. Nucl. Med. Mol. Imaging 42, 138-51 (2015) 참고]
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 플루오린-18이 용해된 물을 아세토니트릴에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계; 2-(6,8-디클로로-2-(4-(트리메틸스테닐)페닐)-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드와 4-(디아세톡시)아이오도아렌을 반응시켜 ((4-(6,8-디클로로-3-(2-(디프로필아미노)-2-옥소에틸)이미다조[1,2-a]피리딘-2-일)페닐)(아릴)이오도늄) 음이온 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체 제조단계, 2-(2-(4-브로모페닐)-6,8-디클로로-이미다조[1,2-a]피리딘-3-일)-N,N-디프로필아세트아미드와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 2-(6,8-디클로로-2-(4-(4,4,5,6-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)이미다조[1,2-a]피리딘-3-일-N,N-디프로필아세트아미드 전구체를 제조하는 보론 에스터 전구체 제조단계, 상기 이오도늄 전구체와 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxy을 아세토니트릴에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계, 상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 디메틸포름아미드에 용해시켜 보론에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론에스터 반응액 제조단계 및 상기 이오도늄 또는 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성 추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성 추적자 물질 조성물 제조단계를 포함하는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자를 통해 새로운 전이체 단백질 과발현과 관계되는 신경염증과 뇌졸증 및 종양 영상을 PET으로부터 얻음으로써 다양한 뇌 질환 및 종양 환자를 진단할 수 있고, 플루오린-18의 긴 반감기를 통해 종래의 탄소-11 추적자 대비 많은 환자에게 뇌 신경염증 및 종양 영상 진단을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 플루오린-18이 용해된 물을 아세토니트릴에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계;
    2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체와 (디아세톡시)아이오도 아렌 유도체를 반응시켜 이오도늄염 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체 제조단계;
    상기 이오도늄염 전구체와 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxy을 아세토니트릴에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계; 및
    상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계;
    를 포함하는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법.
  2. 플루오린-18이 용해된 물을 아세토니트릴에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 용매가 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계;
    2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체를 제조하는 보론 에스터 전구체 제조단계;
    상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 DMF에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계; 및
    상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계;
    를 포함하는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사성추적자 물질 조성물에 염산 수용액을 첨가하여 C18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고, 물로 세척한 후, 에탄올로 용출시켜 상기 조성물을 정제하는 제1 정제 단계를 더 포함하는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사성 추적자 물질 조성물을 244 내지 264 nm의 UV 검출기와 방사성 동위원소 감마선 검출기가 포함된 HPLC 시스템을 이용하여 정제하는 제2 정제 단계를 더 포함하는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플루오린-18 반응액 제조단계는 상기 아세토니트릴에 탄산수소 세슘(CsHCO3) 및 18-Crown-6([C2H4O]6)을 더 첨가하여 수행되는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 제조방법.
  6. 플루오린-18이 용해된 물을 아세토니트릴에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 물이 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계;
    2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체와 (디아세톡시)아이오도아렌을 반응시켜 이오도늄염 전구체를 제조하는 이오도늄염 전구체 제조단계;
    상기 이오도늄염 전구체와 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy을 아세토니트릴에 용해시켜 이오도늄염 전구체 반응액을 제조하는 이오도늄염 반응액 제조단계; 및
    상기 이오도늄 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계;
    를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고, 아래 화학식 1과 같이 나타내지는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2018015117-appb-I000031
    여기서, 상기 R은 18F 또는 19F 이고, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
  7. 플루오린-18이 용해된 물을 아세토니트릴에 첨가하여 85 내지 95℃ 온도로 가열함으로써, 물이 증발된 플루오린-18 반응액을 제조하는 플루오린-18 반응액 제조단계;
    2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체와 비스(피나콜라토)디보론을 반응시켜 보론 에스터 전구체를 제조하는 보론 에스터 전구체 제조단계;
    상기 보론 에스터 전구체와 구리 촉매 (쿠퍼(II)트리플루오로메탄술포네이트, 또는 테트라키스(피리딘)쿠퍼(II) 트리플레이트)를 DMF에 용해시켜 보론 에스터 전구체 반응액을 제조하는 보론 에스터 반응액 제조단계; 및
    상기 보론 에스터 전구체 반응액을 상기 플루오린-18 반응액에 첨가하고 가열하여 반응시킴으로써, 플루오린-18 표지 방사성추적자 물질이 포함된 조성물을 얻는 방사성추적자 물질 조성물 제조단계;
    를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고, 아래 화학식 1과 같이 나타내지는 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2018015117-appb-I000032
    여기서, 상기 R은 18F 또는 19F 이고, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
  8. [규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
    제6항 또는 제7항 중 어느 한 항 에 있어서,
    상기 화학식 1의 2-플루오로아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 2와 같이 나타내지는 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체인 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 합성을 위한 전구체.
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2018015117-appb-I000033

    Figure WO-DOC-FIGURE-chem2at40p

    여기서, 상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 Z은 아이오도벤젠 토실레이트, 아이오도톨루엔 토실레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 토실레이트, 4-아이오도 아니졸 토실레이트, 3-아이오도 아니졸 토실레이트, 2-아이오도사이오펜 토실레이트, 3-아이오도사이오펜 토실레이트,
    아이오도벤젠 브로마이드, 아이오도톨루엔 브로마이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 브로마이드, 4-아이오도 아니졸 브로마이드, 3-아이오도 아니졸 브로마이드, 2-아이오도사이오펜 브로마이드, 3-아이오도사이오펜 브로마이드,
    아이오도벤젠 아이오다이드, 아이오도톨루엔 아이오다이드, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 아이오다이드, 4-아이오도 아니졸 아이오다이드, 3-아이오도 아니졸 아이오다이드, 2-아이오도사이오펜 아이오다이드, 3-아이오도사이오펜 아이오다이드,
    아이오도벤젠 트리플레이트, 아이오도톨루엔 트리플레이트, 2-아이오도-1,3,5-트리메틸벤젠 트리플레이트, 4-아이오도 아니졸 트리플레이트, 3-아이오도 아니졸 트리플레이트, 2-아이오도사이오펜 트리플레이트, 3-아이오도사이오펜 트리플레이트,
    및 피나콜 보론에스터로 이루어진 군에서 선택된 작용기인 플루오린-18 표지 전이체 단백질 과발현 표적 PET 방사성추적자의 합성을 위한 전구체.
  10. [규칙 제91조에 의한 정정 11.02.2019]　
    2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 전구체와 이에 상보적인 결합을 위한 작용기를 가진 형광염료(fluorescent dyes) 또는 광역학 치료(photodynamic therapy)용 광민감제(sensitizer)를 함께 반응시켜 형광 리간드를 제조하는 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 제조단계;
    를 포함하는 제조방법에 의해 제조되고, 아래 화학식 3과 같이 나타내지는 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 전이체 단백질 과발현 표적 추적자.
    [화학식 3]
    Figure WO-DOC-FIGURE-chem3at41p

    상기 X는 C 또는 N 이며, 상기 Y는 C 또는 N이다. 또한 상기 에틸글렌글리콜(PEG) 수 n은 1에서 10이다. 상기 PEG와 형광염료 및 광역학 치료용 광민감제를 이어주는 Linker는 ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, disulfide 로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있으며, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 Linker는 ether, amide, ester, urea, urethane, thiourea, 및 disulfid로 이루어진 군에서 선택된 Linker인 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 전이체 단백질 과발현 표적 추적자.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 3의 형광염료 또는 광민감제가 도입된 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체는 아래 화학식 4와 같이 나타내지는 PEG 사슬이 치환된 2-아릴-6,8-디클로로이미다조피리딘 유도체의 전구체로부터 합성된 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 전이체 단백질 과발현 표적 추적자.
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2018015117-appb-I000036
    상기 X는 C 또는 N 이고, 상기 Y는 C 또는 N이며, 상기 에틸글렌글리콜(PEG) 수 n은 1에서 10 이고, X, Y를 포함하는 고리의 2, 3 및 4 위치 중 어느 하나의 위치에 치환된다.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 Z는 acid, alcohol, thiol, amine, isocyanate, isothiocyanate, bromide, iodide, chloride, N-succinimidyl ester, Sulfo N-succinimidyl ester로 이루어진 군에서 선택된 작용기인 형광 및 광역학 치료용 광민감제 표지 리간드 전이체 단백질 과발현 표적 추적자.
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