Способ получения 5-(2-[F]фторэтокси)-L-триптофана Российский патент 2024 года по МПК C12P13/22 C07B59/00 

Изобретение относится к химии, в частности, к радиохимии и может быть использовано для получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана.

Известен способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана [ Stefanie D. 5-(2-¹⁸F-Fluoroethoxy)-L-Tryptophan as a Substrate of System L Transport for Tumor Imaging by PET / Stefanie D. Linjing Mu, Claudia Keller, Olga F. Kuznetsova, Christian Schweinsberg, Dominic Franck, Tobias L. Ross, Roger Schibli, Simon M. Ametamey // J. Nucl. Med. - 2012. - 53. - P. 434-442. DOI: 10.2967/jnumed. Ill.096289], путем двухэтапного радиоактивного синтеза.

В известном способе раствор [¹⁸F] фторида был получен в результате ядерной реакции ¹⁸O (p,n) ¹⁸F путем облучения обогащенной [¹⁸O] воды на 98%, пучком протонов на циклотроне Cyclone 18/9; IBA. Далее раствор [¹⁸F] фторида был иммобилизован на анионообменном картридже (QMA Light; Waters), предварительно обработанном K₂CO₃ 5 мл, 0,5 М, а затем 5-10 мл воды. Активность элюировали гидроксидом тетрабутиламмония 0.6 мл, 0.18 мм и высушивали под вакуумом в токе азота при 110°С. Азеотропную сушку повторяли 3 раза, каждый раз добавляя по 1 мл ацетонитрила. К высушенному комплексу [¹⁸F]фторида, 20 ГБк, добавляли этиленди(n-толуолсульфоната) по 5-6 мг в 0,9 мл CH₃CN и смесь нагревали при температуре 105°С в течение 6 мин.

Реакционную смесь, полученную в первом реакторе, охлаждали до температуры 20°С, разбавляли 10 мл 35%-ным этанолом и пропускали через картридж LiChrolute EN cartridge (Merck). Продукт, 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этан, элюировали диметилсульфоксидом (ДМСО) 0.8-0.9 мл во второй реактор, в который была предварительно загружена динатриевая соль 5-гидрокси-L-триптофана 5-10 мг в смеси ДМСО 0.20 мл и воды 0.15 мл. Реакционную смесь нагревали при температуре 120°С в течение 9 мин. После охлаждения до температуры 20°С, реакционную смесь разбавляли водой 1.8-2.0 мл и очищали с помощью полупрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), которую проводили на системе Merck-Hitachi L6200A, оснащенной детектором с переменной длиной волны Knauer и детектором излучения Eberline с колонкой Lichrosorb RP-18 (Phenomenex). Хиральную колонку Crownpak (+) Daicel 150 х 4,6 использовали для анализа энантиомерной чистоты радиоактивно меченого продукта элюент: HClO₄ рН 3/ МеОН 93/7, об/об. Для исследований стабильности ex vivo использовали систему жидкостной хроматографии Waters Ultra-performance (UPLC ®) с колонкой UPLC ВЕН С18 и двумя подвижными фазами, т.е. 0,1% TFA и ацетонитрила, соответственно, в сочетании с детектором совместного падения Бертольда (FlowStar LB513), а также обращенно-фазовой радиотонкослойной хроматографией (TLC, алюминиевые листы, силикагель, RP18F254; Macherey-Nagel) с 10% EtOH в 35 мм ацетатном буфере (рН 4) и тепловизор Canberra-Packard Instant Imager (Perkin Elmer, Watford, UK).

Продукт 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофан собирали примерно через 14 мин и нейтрализовали гидрокарбонатом натрия (8.4%). Раствор пропускали через стерильный фильтр 0.22 мм и использовали для исследований in vitro и in vivo.

Недостатком известного способа является наличие промежуточной очистки реакционного раствора, которая в свою очередь весьма трудоемка и несет значительную радиоактивную нагрузку на оператора или требует наличие модуля синтеза с двумя реакторами.

Известен способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана [Abbas, A. Characterization of 5-(2-¹⁸F-fluoroethoxy)-L-tryptophan for PET imaging of the pancreas [version 1; referees: 1 approved, 1 approved with reservations] / Ahmed Abbas, Christine Beamish, Rebecca McGirr, John Demarco, Neil Cockburn, Dawid Krokowski, Ting-Yim Lee, Michael Kovacs, Maria Hatzoglou, Savita Dhanvantari // FlOOOResearch. - 2016. - 5:1851] также путем двухэтапного радиоактивного синтеза. [¹⁸F]фторид был получен в результате ядерной реакции ¹⁸O (p,n) ¹⁸F путем облучения обогащенной [¹⁸O] воды в циклотроне PETtrace; GE.

Раствор [¹⁸F] фторида помещали в установку автоматического синтеза Tracerlab FXF-N; GE, где он улавливался анионообменным картриджем QMA Light; Waters. Активность элюировали 1 мл раствора 1:4 вода/ацетонитрил с Cryptand 222, 15 мг; АВХ и карбонатом калия 5 мг; Aldrich. Активность высушивали в токе азота в вакууме при температуре 95°С. Азеотропную сушку повторяли 2 раза, каждый раз добавляя по 0.5 мл ацетонитрила. Добавляли 1 мл раствора этиленди(n-толуолсульфоната) 10 мг, Aldrich в ацетонитриле и смесь нагревали при температуре 85°С в течение 6 мин. Реакционную смесь охлаждали до температуры 20°С и промежуточный продукт 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этан, выделяли с помощью полупрепаративной ВЭЖХ. Собранную фракцию разводили в воде 2 мл и помещали на картридж С18 (Waters). Продукт элюировали 2 мл диметилсульфоксида (ДМСО) и передавали из установки автоматического синтеза в соседнюю горячую камеру для второй стадии реакции.

Динатриевую соль 5-гидрокси-L-триптофана получали путем объединения 5-гидрокси-L-триптофана 10 мг (Aldrich) с 2 эквивалентами метоксида натрия (метилата натрия) в метаноле (Aldrich) при комнатной температуре. Метанол удаляли с помощью роторного испарителя (V-10; Biotage), а соль растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО). Раствор переносили во второй реактор (реакционную колбу) под действием азота. Затем добавляли раствор 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этан в ДМСО и нагревали при температуре 105°С в течение15 мин. Реакционную смесь разбавляли водой и очищали с помощью полупрепаративной ВЭЖХ, а подвижную фазу из собранной фракции удаляли с помощью роторного испарителя. Продукт 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофан растворяли физиологическим раствором с фосфатным буфером с добавлением 8% этанола и пропускали через стерильный фильтр перед использованием.

Недостатком метода является наличие промежуточной очистки реакционного раствора, которая по данному способу осуществляется с применением полупрепаративной ВЭЖХ, что является трудоемким процессом и требует дорогостоящего оборудования. Также данный способ получения требует наличие двух горячих камер.

Из известных аналогов в качестве прототипа к заявляемому способу выбран способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана [Li, R. Synthesis and evaluation of L-5-(2-[¹⁸F]fluoroethoxy)tryptophan as a new PET tracer / Ruifen Li, Shih-Chen Wu, Shih-Chen Wang, Zhe Fu, Yonghong Dang, Li Huo // Applied Radiation and Isotopes. - 2010. - 68. - P. 303-308. doi.org/10.2967/jnumed.111.096289], при котором синтез конечного продукта осуществляется в две стадии: [¹⁸F] фторирования этиленди(и-толуолсульфоната) и последующей реакции 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этилен, с промежуточной очисткой реакционной смеси путем твердофазной экстракции на картридже Sep-Pak ТМ Plus QMA.

Водный раствор [¹⁸F] фторида был получен в результате ядерной реакции ¹⁸O (p,n) ¹⁸F путем облучения обогащенной [¹⁸O] воды, 98%, пучком протонов с энергией 11 МэВ на циклотроне RDS 111. Водный раствор [¹⁸F] фторида добавляли в конический сосуд, содержащий 0.25 мл ацетонитрил (Merck 0,003% H₂O), 5 мг (13.3 ммоль) Криптофикс 2.2.2 (Merck) и 5 мл 1 моль/л карбоната калия (Merck, supra pure). Растворитель упаривали в токе азота при температуре 100°С. Азеотропную сушку повторяли 3 раза, каждый раз добавляя по 0,25 мл ацетонитрила.

7.4 мг (20 ммоль) этиленди(и-толуолсульфоната), растворенного в 2 мл ацетонитриле, добавляли к высушенному комплексу [¹⁸F]фторида (28.0-33.5 ГБк) и нагревали при температуре 90°С в течение 10 мин. В первом реакторе было получено 12,6-20,0 ГБк 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этан 45-60%) от общей радиоактивности. Промежуточный продукт пропускали через картридж QMA и переносили во второй реактор, картридж QMA промывали этиловым эфиром 2 мл х 2. Радиохимическая активность 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этана была выше 98% по данным ВЭЖХ. Затем реакционную смесь упаривали в токе азота при комнатной температуре в течение 40 с. К реакционной смеси во втором реакторе добавляли 2.64 мг (0.01 ммоль) динатриевой соли 5-гидрокси-L-триптофана растворенной в 0,5 мл диметилсульфоксиде (ДМСО). Реакцию проводили в закрытом реакторе при 100°С в течение 15 мин перемешивая струей азота. Реакционную смесь пропускали через два картриджа silica Sep-Pak и картридж Sep-Pak С18, элюат собирали в емкость для сбора отходов. Картриджи последовательно промывали безводным этиловым эфиром - 10 мл и водой - 1 мл для удаления непрореагировавшего 5-гидрокси-L-триптофана, 1-[¹⁸F]фтор-2-(тозилокси)этана и ДМСО. 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофан элюировали с картриджей silica Sep-Pak и Sep-Pak CI 8, 6 мл физиологического раствора с фосфатным буфером 0.15 моль/л (PBS, 7.2). Элюат 10 мл набирали в шприц и пропускали через стерильный фильтр диаметром 0,22 мм во флакон для продукта. Выход 3.4-5.5 ГБк.

Процедуры очистки и выделения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана на картриджах проводились ручным способом. Контроль качества проводился методом ВЭЖХ с применением хроматографической колонки -RP-C18 150x4.0 мм, подвижной фазы, состоящей из смеси растворителей в соотношении 30/70/0.1 (по объему) ацетонитрил/вода/уксусная кислота при скорости потока - 1 мл/мин.

Недостатком известного способа является наличие промежуточной стадии очистки реакционной смеси, которая в свою очередь весьма трудоемка и требует наличие модуля синтеза с двумя реакторами, а также процедуры очистки и выделения, которая осуществляется ручным способом, что несет значительную радиоактивную нагрузку на оператора.

Технический результат, достигаемый в заявляемом способе, заключается в упрощении процесса получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана за счет использования одного реактора при двухэтапном радиоактивном синтезе 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана, исключая промежуточную стадию очистки, что позволяет снизить радиоактивную нагрузку на оператора и увеличить экономичность технологии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана, включающем получение водного раствора [¹⁸F]-фторид в ядерной реакции ¹⁸O (p,n) ¹⁸F путем облучения, обогащенной на 98% ¹⁸O воды пучком протонов, согласно изобретению, облучение обогащенной ¹⁸O воды осуществляют пучком протонов с энергией 18 МэВ на циклотроне GE PET tracer 800, полученный водный раствор [¹⁸F]-фторид иммобилизуют на анионообменном картридже QMA Light, проводят элюирование радиоактивного [¹⁸F]-фторид с анионообменного картриджа раствором, состоящим из водного раствора тетрабутиламмония гидроксида и водных растворов карбоната калия и ацетонитрила, с последующим высушиванием под вакуумом в токе гелия; к высушенной смеси [¹⁸F] фторид добавляют этиленди(n-толуолсульфоната) растворенного в ацетонитриле, раствор нагревают в атмосфере гелия, затем нагретый раствор охлаждают; к реакционному раствору в атмосфере гелия добавляют 5-гидрокси-L-триптофан, растворенный в диметилсульфоксиде (ДМСО) и водном растворе NaOH, после чего реакционный раствор нагревают в атмосфере гелия.

Заявленный способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана иллюстрирован рисунками, где:

на фиг. 1 представлена хроматограмма раствора 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана, полученная с помощью радиометрического (красный) и спектрофотометрического (синий) детекторов;

на фиг. 2 представлена хроматограмма раствора 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана, полученная с помощью масс-селективного (синий) и спектрофотометрического (розовый) детекторов.

Способ иллюстрируется примером.

Пример: Способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана:

- получают водный раствор [¹⁸F] фторид в результате ядерной реакции ¹⁸O (p,n) [¹⁸F] путем облучения обогащенной на 98% ¹⁸O воды пучком протонов с энергией 18 МэВ на циклотрон GE PETtracer 800;

- иммобилизовывают полученный водный раствор [¹⁸F] фторид на анионообменном картридже QMA Light, предварительно обработанном 10 мл 0.75 молярным водным раствором гидрокарбоната калия и промытым 10 мл воды;

- проводят элюирование радиоактивного [¹⁸F]фторид с анионообменного картриджа с помощью раствора, состоящего из 0.5 мл 0.075 молярного водного раствора тетрабутиламмония гидроксида, 80 мкл водного раствора карбоната калия с концентрацией 55 мг/мл и 1.6 мл ацетонитрила с максимальным содержанием воды 1⋅10^-5%;

- проводят высушивание под вакуумом в токе гелия при температуре 120°С в течение 12 мин;

- к высушенному [¹⁸F^-] фторид добавляют 7 мг этиленди(n-толуолсульфоната), растворенного в 1.5 мл ацетонитрила с максимальным содержанием воды 1⋅10^-5%;

- раствор нагревают при температуре 75°С в течение 15 мин в атмосфере гелия;

- нагретый раствор охлаждают до температуры 10°С в атмосфере гелия;

- в охлажденный раствор добавляют 7 мг 5-гидрокси-L-триптофана, растворенного в 0.5 мл диметилсульфоксида (ДМСО) и 15 мкл 10% водного раствора NaOH;

- полученный раствор нагревают при перемешивании в течение 10 мин при температуре 100°С в атмосфере гелия.

- раствор охлаждают до 20°С в атмосфере гелия;

- получают раствор содержащий 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофан.

Очистку и выделение 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана осуществляют методом препаративной ВЭЖХ. Контроль качества проводят методом ВЭЖХ с применением хроматографической колонки - CN 250x4.0 мм, подвижной фазы, состоящей из смеси ацетонитрил/0.1% муравьиная кислота в соотношении 5/95 при скорости потока - 1 мл/мин и детектировании с помощью радиометрического, спектрофотометрического и масс-селективного детекторов. Хроматограмма, полученного раствора при детектировании с помощью радиометрического и спектрофотометрического детекторов, представлена на фиг.1. Хроматограмма, полученного раствора при детектировании с помощью масс-селективного и спектрофотометрического детекторов, представлена на фиг. 2.

Идентификацию 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана осуществляют путем сравнения времен удерживания и УФ-спектров пика 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана и 5-(2-[¹⁹F]фторэтокси)-L-триптофана на хроматограммах, полученных при детектировании с помощью радиометрического и спектрофотометрического детекторов (фиг. 1), а также наличием молекулярного иона [М+Н]⁺=266 m/z пика 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана на хроматограмме, полученной при детектировании с помощью масс-селективного детектора (фиг. 2).

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана. Изобретение позволяет эффективно получать 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофан. 2 ил., 1 пр.

Способ получения 5-(2-[¹⁸F]фторэтокси)-L-триптофана, включающий получение водного раствора [¹⁸F]фторид в ядерной реакции ¹⁸O (p,n) ¹⁸F путем облучения обогащенной на 98% ¹⁸O воды пучком протонов, отличающийся тем, что облучение обогащенной ¹⁸O воды осуществляют пучком протонов с энергией 18 МэВ на циклотроне GE PETtracer 800, полученный водный раствор [¹⁸F]фторид иммобилизуют на анионообменном картридже QMA Light, проводят элюирование радиоактивного [¹⁸F]фторид с анионообменного картриджа раствором, состоящим из водного раствора тетрабутиламмония гидроксида и водных растворов карбоната калия и ацетонитрила, с последующим высушиванием под вакуумом в токе гелия; к высушенной смеси [¹⁸F]фторид добавляют этиленди(n-толуолсульфонат), растворенный в ацетонитриле, раствор нагревают в атмосфере гелия, затем нагретый раствор охлаждают, к реакционному раствору в атмосфере гелия добавляют 5-гидрокси-L-триптофан, растворенный в диметилсульфоксиде (ДМСО) и водном растворе NaOH, после чего реакционный раствор нагревают в атмосфере гелия.