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

2020 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ＰＥＴプローブを用いて行われている。通常ＰＥＴプローブの合成にはサイクロトロンから回収される標識前駆体である11C二酸化炭素(11CO2)を自動合成装置を用いて11Cヨウ化メチル(11CH3I)へと変換した後、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で標識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。今年度はこの一連の動作を自動合成装置に組み込むためのシステムの構築と他のヘテロ環合成への応用を試みた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナによる世界中でのロックダウンや緊急事態宣言により研究に必要な試薬の購入が困難であったり研究施設の使用が一定期間禁止あるいは制限されたため進行に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

今後はこれまでに確立したチタン系ルイス酸を用いた11Cメチルエステル基から11Cイミダゾリン環への変換反応を用いて、様々な11C標識ヘテロ環（11C標識オキサゾリン環、チアゾリン環）の構築を目指す。また合成した11C標識イミダゾリン環、オキサゾリン環およびチアゾリン環を酸化反応でヘテロ芳香環化し11C標識イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環への変換を試みる。これらの変換が成功すれば自動合成装置による標識化合物の合成と小動物での体内動態測定を目指す。

Causes of Carryover

世界的な渡航制限により国際学会での発表が困難であったため次年度に繰越した。今年度も国際学会での発表は困難であるため試薬等の購入および分析等の費用として使用する。