Synthesis of C11-labelled heterocyclic compounds and analysis of those pharmacokinetics

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10383
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 石井 英樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, 主任研究員(任常) (80425610)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 陽電子放射線断層撮影 / 炭素11 / 標識化合物 / イミダゾリン環 / ルイス酸

Outline of Annual Research Achievements

陽電子放射線断層撮影は半減期の短い核種で標識した11Cメチオニンや18Fフルオロデオキシグルコースなどを用い腫瘍の診断を行うことが一般的な用途であるが、標識薬物の体内動態が非侵襲的に観測できることから新薬の開発や生体機能の解明など様々な応用が期待できる手法である。特に炭素は全ての有機化合物の基本元素であることから様々な炭素11標識化合物が合成できれば新しい生命科学の知見が得られることが大いに期待される。一般に、サイクロトロンから回収される標識前駆体は11C二酸化炭素(11CO2)の状態でありこれを自動合成装置で11Cヨウ化メチル(11CH3I)として11Cメチル化標識に用いるのが最も主流な標識法である。しかし、11CH3Iで合成できる化合物には制限がありより多種の標識化合物の合成には他の前駆体を用いた手法が必須である。そこで11CO2を11C一酸化炭素(11CO)に変換し、パラジウム触媒を用いた炭素－炭素結合反応で11Cメチルエステル基(11CO2Me)を種々のホウ素化合物に導入する反応を開発した。この11CO2Meはアンモニア存在下で容易に11Cアミド基に変換可能であったことから、この11CO2Meをルイス酸触媒下で種々のヘテロ環に変換することを計画した。初年度は11Cイミダゾリン環の構築を目指し様々なルイス酸存在下での反応を検討し、その結果11CO2Meとエチレンジアミンをトリメチルアルミニウム(AlMe3)存在下で反応させることで目的の11Cイミダゾリン環の構築に成功した。AlMe3は加水分解後シリカゲルで除去可能であったが大量の不溶物が生成するため目的物の回収率が低下した。そこで昨年度は多種のルイス酸および金属塩存在下での反応検討を行った結果、チタン系ルイス酸の存在下で反応を行うことで効率よく、かつ後処理後も不溶物が少量しか生成しない手法を見出すことに成功した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

分析機器（核磁気共鳴装置）が故障してしまい、化合物の合成が計画通りに進行しなかったため。
また、外部への分析依頼の予算は計上していなかったため、新たな核磁気共鳴装置が導入される次年度に研究を繰り越した。

Strategy for Future Research Activity

チタン系ルイス酸の存在下で効率よく、かつ後処理も簡便にエステルからイミダゾリン環への変換が行えることが判った。今年度はこの反応の11C標識ヘテロ環化合物合成への応用および適用範囲を明らかにする。

Causes of Carryover

分析機器（核磁気共鳴装置）が故障してしまい、化合物の合成が計画通りに進行しなかったため。今年度は新規に導入された装置を用いて昨年度合成できなかった化合物を合成する。従って、合成に必要な試薬等に使用する。