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正电子发射断层显像(PositronEmissionTomography-PET)能够定量和动态地显示出体内发生的代谢途径和生理过程,PET以及PET和cT的结合应用技术的优势体现在能够及时和准确地诊断疾病。PET和CT的结合应用技术有助于提高病灶定位的准确性,缩短检查时间从而为肿瘤的治疗提供指导。目前,广泛被应用于肿瘤诊断的PET显像药物是一种葡萄糖的类似物:2-18F-氟脱氧葡萄糖([18F]FDG)。尽管[18F]FDG对多种肿瘤的诊断很有效,但其也存在许多假阳性诊断:难以区别炎症细胞和肿瘤细胞,在脑内的背景值过高导致不能对脑肿瘤进行有效诊断,以及对于增长较慢的肿瘤也无法进行准确诊断。另一方面,氟-18由于其较长的半衰期(110分钟),类氢原子的大小以及较低的能量而成为理想的正电子发射核素,鉴于此,除了[18F]FDG外,越来越多的新型氟-18标记的肿瘤显像剂被开发,并进一步开展其作为PET肿瘤诊断剂的临床研究。 不受控制的细胞增殖是恶性肿瘤的最重要特征,多数恶性肿瘤的发生、发展均与细胞周期调控功能紊乱有关。细胞周期是在细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclindependentkinases,CDKs)的调控下完成的,CDKs在肿瘤细胞中会出现异常表达,因此研发小分子的CDK抑制剂使其成为治疗癌症的潜在药物成为近几年医药开发的热点。鉴于CDK2的结构和生物化学性质已经得到确定,为此CDK2抑制剂的研究成为治疗肿瘤的有效途径。其中2一氨基噻唑衍生物和吡唑并[1,5-a]嘧啶类化合物是两类CDK2抑制剂,是近年来抗肿瘤药物的研究热点之一。我们课题组对18F标记的吡唑并[1,5-a]嘧啶类化合物作为PET肿瘤显像剂进行了初步研究,所得到的放化产物进行了荷S180瘤小鼠的体内分布实验。结果显示用对甲苯磺酸酯基(OTs)作为标记前体所得到的18F标记产物在肿瘤中吸收在30-60分钟出现峰值,但是在非靶组织中清除较慢导致肿瘤和非靶组织的比值不够理想,影响了显像效果。 本论文在完善18F标记的吡唑并[1,5-a]嘧啶类化合物的研究工作外,还设计和合成了未见文献报道的新18F标记的吡唑并[1,5-a]嘧啶,2-氨基噻唑和5’-脱氧尿苷类化合物,并对所得到的18F标记的化合物进行了一系列的体内和体外的生物研究从而评价其作为PET肿瘤显像剂的研究价值。本论文进行了以下方面的研究工作: 1、对五个18F标记的吡唑并[1,5-a]嘧啶类化合物(三个2-[18F]氟乙基胺类的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物和两个2-[18F]-4-硝基苯酰胺类的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物)以及[18F]FDG、L-[18F]FET。进行了体外的S180细胞摄取实验。结果显示五个化合物在S180细胞中的摄取均高于L-[18F]FET,其中2-[18F]氟乙基胺类的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物在S180细胞中的摄取高于[18F]FDG和2-[18F]-4-硝基苯酰胺类的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物。并选取其中一个2-[18F]氟乙基胺类的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物进行了荷S180瘤小鼠的微型PET显像,结果显示肿瘤病灶区有一定的信号,但在代谢器官中信号也较强,这与荷S180瘤小鼠体内生物分布实验结果相符合,有待进一步研究和改进。 2、对噻唑环修饰的吡唑并[1,5-a]嘧啶类化合物进行18F标记和对18F标记的目标化合物进行体内体外生物评价:以丙二腈为起始原料,分别和原甲酸三乙酯、水合肼反应得到3-氨基-4-氰基吡唑,接着在乙酰乙酸乙酯的作用下关环生成吡唑并[1,5-a]嘧啶母核,然后用三氯氧磷氯化得到7-氯取代的3-氰基吡唑并[1,5-a]嘧啶活性中间体,再用乙醇胺取代7-氯,羟基与对甲苯磺酰氯反应生成磺酸酯,对甲苯磺酸酯基又在叠氮化钠的作用下转换成叠氮基团,接着与相应的炔丙基磺酸酯发生Click反应,得到噻唑环修饰的吡唑并[1,5-a]嘧啶类18F标记前体化合物,最后成功将19F和18F通过亲核取代反应引入到噻唑环修饰的吡唑并[1,5-a]嘧啶化合物中。合成的目标化合物和重要中间体的结构均通过IR、1HNMR、19FNMR、13CNMR和MS鉴定,18F标记产物通过与19F取代的产物进行radio-HPLC保留时间的对照得到确认。对所得到的18F标记产物进行了酯水分配系数和体外稳定性等理化性质的测定,并在荷S180瘤小鼠体内进行了生物分布的评价研究。结果显示该18F标记产物为亲水性,体外稳定性好,在非靶器官肝和肾中清除较快,在肿瘤中有一定的吸收。 3、对2-氨基噻唑衍生物进行18F标记和对18F标记的目标化合物进行体内和体外的生物评价:对CDK2的抑制剂BNS-032进行修饰,在2-氨基噻唑的氨基部位通过与叔丁氧羰基保护的对羟基苯甲酸酰化反应将叔丁氧羰基保护的对羟基苯甲酰胺基团引入到母体化合物中,再通过三氟乙酸将叔丁氧羰基水解掉,之后与1,2-双(甲苯磺酰氧基)乙烷反应将对甲苯磺酸酯基引入得到18F标记前体化合物,最后成功将18F通过亲核反应引入到2-氨基噻唑衍生物中,而相应的19F产物是通过溴乙基氟和酚羟基反应得到。合成的目标化合物和重要中间体的结构均通过瓜、1HNMR、19FNMR、13CNMR和MS鉴定,18F标记产物通过与19F取代的产物进行radio-HPLC保留时间的对照得到确认。对所得到的18F标记产物进行了酯水分配系数和体外稳定性等理化性质的测定,并在荷S180瘤小鼠体内进行了生物分布的评价研究。结果显示该18F标记产物为亲酯性,体外稳定性好,在肿瘤中的有一定的摄取和滞留,而在非靶器官中清除较慢。通过体外人体乳腺癌细胞的抑制实验,初步证明该18F标记产物对乳腺癌细胞有特异性吸收。 4、对5’-脱氧尿苷类化合物进行18F标记和对18F标记的目标化合物进行体内和体外的生物评价:首先将5’-脱氧尿苷的2’和3’位的羟基与丙酮进行丙叉反应保护起来,再对5’位的羟基进行结构修饰,通过与对甲苯磺酸酐反应得到对甲苯磺酸酯,然后与叠氮化钠反应得到相应的叠氮产物,再与炔丙基磺酸酯发生Click反应,得到对甲苯磺酸酯的标记前体,最后成功将18F通过亲核反应引入到5’-脱氧尿苷中,而相应的19F产物是通过对甲苯磺酸酯的标记前体与三水合四丁基氟化铵反应得到。合成的目标化合物和重要中间体的结构均通过瓜、1HNMR、18FNMR、13CNMR和MS鉴定,18F标记产物通过与19F取代的产物进行radio-HPLC保留时间的对照得到确认。考虑到标记率不高,所以就没有再进行丙叉的水解,而将丙叉保护的18F标记产物进行了酯水分配系数和体外稳定性等理化性质的测定,并在荷S180瘤小鼠体内进行了生物分布的评价研究。结果显示该18F标记产物为亲水性,体外稳定性好,在非靶器官肝和血中清除较快,肿瘤中有一定的吸收。