乏氧显像剂18F-氟米索硝唑的合成

美国通用电气公司(中国)医疗系统部　　李宏利　聂韬

18F标记的18F-氟米索硝唑（18F-fluoromisonidazole，[18F]FMISO1，）能在乏氧组织中积聚，与组织氧化活动成反比例。肿瘤组织由于血液循环不良而有局部坏死或缺氧组织，后者对于化学治疗或辐射治疗会有较高的耐受性。因此[18F]FMISO常被用于PET显像中肿瘤乏氧组织的定位诊断。同时，[18F]FMISO也可用于心脏灌注、心肌缺血等。1-(2’-硝基-1’-咪唑基)-3-氟-2-丙醇（1-(2'-nitro-1'-imidazolyl)-3-fluoro-2-propanol，FMISO），用18F标记后用于正电子显像。人们研究了多种合成方法1，2，3，目的是为了提高放化产率、简化合成流程，以适应临床使用的需要。这些合成方法主要分为两类：A）在一个带保护基团的前体上进行亲核取代反应，然后去掉保护基团。B）环氧化物环打开，生成18F标记的中间体Epifluorohydrin，紧接着在碱性条件下与硝基咪唑偶联。前一种方法目的是减少化学结构改变次数，进一步提高标记率，实现一步合成。后一种方法是利用市场有售的无须修饰的化学成份，目的是实现日常应用。人们倾向于采用亲核取代的方法，用18F离子取代四氢吡喃基保护的前体上甲苯磺酸基团，直接标记FMISO。目前[18F]FMISO合成用前体1-(2’-硝基-1’-咪唑基)-2-O-四氢吡喃基-3-O-甲苯磺酸丙二醇（1-(2'-nitro-1'-imidazolyl)-2-O-tetrahydropyranyl-3-O-toluenesulfonylpropanediol，NITTP）市场上有售，使得亲核取代的标记方法更具前景。下面就介绍一下这种合成方法4。

一、标记方法

1．试剂
1-(2’-硝基-1’-咪唑基)-2-O-四氢吡喃基-3-O甲苯磺酸丙二醇（1-(2'-nitro-1'-imidazolyl)-2-O-tetrahydropyranyl-3-O-toluenesulfonylpropanediol，NITTP）由ABX Advanced Biomedical Compounds公司购买。

乙腈（CH3CN），K2CO3，Suprapur和HCl由Merck公司购买。 Kryptofixâ 2.2.2 由Sigma-Aldrich公司购买。 所有试剂均无需进一步纯化。

2．反应原理（见Fig. 1）

反应原理（见Fig. 1）



3．反应步骤


  1. [18F]氟化物由GE公司PETtrace 或MINITrace通过18O(p,n)18F反应生产。
  2. 32 mg （85 mmol）Kryptofixâ 2.2.2装入配有搅拌器、氩气供应和真空管线的反应瓶，然后加入150 ml 0.28 M K2CO3水溶液，1 ml CH3CN，和100-300 ml[18F]氟化物（在H218O中）。
  3. 多余的水分在100 °C，真空下除掉，剩下的反应物用乙腈洗涤（每次1 ml，3次）在氩气流保护下蒸馏。
  4. 5 mg （13.2 mmol）NITTP溶于2.5 ml CH3CN中，然后加入反应瓶中，100 °C加热10分钟。
  5. 100 ml反应混合物加入冰冷的200 ml 1 M HCl中。将混合物100 °C加热5分钟，去掉保护基团。
  6. 产物用HPLC纯化、分析（洗脱液H2O/C2H5OH 95/5，v/v，流速4 ml/min，紫外320 nm，放射性同时监测）。

最后得到产物[18F]FMISO，放化产率60%。如果使用10 mg（26.4 mmol），同样条件下可得到产率86%。

二、结论及讨论

反应中时间和温度的控制显得非常重要，偏离实验最佳条件会导致产率的大幅降低。采用前体NITTP，整个合成方便、快捷，最高产率可达到80%，并且反应流程可以在任一自动化合成器上（比如合成FDG的自动化合成器）进行。GE公司生产的放射性药物自动化合成器TRACERlab FXF-N采用计算机严格控制反应时间和温度等条件，内置HPLC（带紫外和放射性探头，见Fig. 2），是合成[18F]FMISO的首选合成器，完全可提供临床的日常需要。

结论及讨论

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参考文献：

  1. Jerabek, P.A.; Patrick, T.B.; Kilbourn, M.R.; Dischino, D.D.; Welch, M.J., Appl. Rad. Isot. 37 (1986) 599.
  2. Grierson, J.; Mathis, C.; Shankland, E.; Link, J.; Grunbaum, Z.; Rasey, J.; Krohn, K., J. Nucl. Med., 28 (1987) 1081.
  3. Tada, M.; Iwata, R.; Sugiyama, H.; Sato, K.; Kubota, K.; Kubota, R.; Takahashi, H.; Fukuda, H.; Ido, T., J. Labelled Compd. Radiopharm., 38 (1996) 771.
  4. M. Patt, M. Kuntzsch, H.-J. Machulla, Preparation of [18F]fluoromisonidazole by nucleophilic substitution on THP-protected precursor: Yield dependence on reaction parameters, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol 240(3):925-927 (1999).