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Präkursoren zur Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA
- Von Technik Redaktion
- Veröffentlicht 08/17/2009
- Wirtschaft
- Nicht beurteilt
Die Erfindung betrifft Verbindungen, die zur Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA, insbesondere von 6-Radiohalogen-L-DOPA, verwendet werden können, ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen und deren Verwendung zur Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA.
Dopamin spielt bei der Reizleitung im Organismus eine wichtige Rolle als Neurotransmitter. An den Nervenenden wird es aus 3,4-Dihydroxy-L-phenylalanin (L-DOPA), einer Blut-Hirn-Schranken-gängigen Vorstufe, durch Decarboxylierung hergestellt. L-DOPA kann entweder im Körper aus L-Tyrosin durch Hydroxylierung synthetisiert oder von aussen zugeführt werden. Bei einigen Erkrankungen, z. B. Morbus Parkinson, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitäts-Störung (ADHS), Schizophrenie und Depression, sind die Herstellung, der Transport und/oder der Abbau von L-DOPA an den Nervenenden gestört. Diese Prozesse können durch ein bildgebendes Verfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sichtbar gemacht und auf pathologische Abweichungen hin untersucht werden. Für solche PET-Untersuchungen wird 6-<18>F-DOPA eingesetzt, dass ähnlich dem DOPA metabolisiert wird. Das entstehende <18>F-Dopamin wird hauptsächlich von bestimmten Gehirnregionen (Striatum) aufgenommen, und man erhält einen Einblick über die präsynaptischen dopaminergen Funktionen eines Patienten in vivo. 6-<18>F-DOPA wird durch radiochemische Markierung eines Vorläufers mit <18>F2 bzw. <18>F-Fluorid, und anschliessender Abspaltung der Schutzgruppen synthetisiert.
Gegenwärtig gibt es nur für das O-(2-[<18>F]Fluorethyl)-L-tyrosin (FET) eine nukleophile Synthesemethode (mit <18>F-Fluorid), die sich auch für die Routineproduktion eignet. Herstellungsverfahren für [<18>F]-kernfluorierte aromatische Aminosäuren wie 6-<18>F-DOPA mit einer nukleophilen Fluorierung erfordern eine Mehr-Schritt-Synthese mit empfindlichen Zwischenstufen. Dieses Verfahren konnte sich bisher nicht in der Routineproduktion durchsetzen. Es besteht also Bedarf, den Weg mit der elektrophilen Fluorierung durch Verwendung neuer Vorläufer zu verbessern.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von N-Formyl-3,4-di-O-tert.-butoxycarbonyl-6-trimethylstannyl-L-DOPA-ethylester als Vorläufer zur Radiomarkierung mit dem Nuklid <18>F (Satyamurthy, N.; Barrio, J.R.; Bishop, A.J.; Namavari, M. WO 94/00460 A1). Nachteile dieses Verfahrens sind, dass (1) bei der Synthese zwischenzeitlich Methylgruppen eingeführt werden, die wieder abgespalten werden müssen, und dass (2) drastische Reaktionsbedingungen nötig sind, um die Schutzgruppen nach der Radiosynthese abzuspalten. Der erste Punkt führt zu einer längeren Synthesesequenz, der zweite Nachteil zur Bildung von Verunreinigungen im Produkt.
Zur Lösung des zweiten Nachteils können DOPA-Ester, z. B. DOPA-tert.-Butylester, hergestellt werden, die sich unter milden sauren Bedingungen spalten lassen. Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Aminosäure-tert.-Butylestern von Roeske (J. Org. Chem. 1963, 28 1251.), das auch im grösseren Massstab angewendet werden kann, führte für L-DOPA nicht zum Erfolg. Dagegen liefert es für L-Tyrosin den entsprechenden tert.-Butylester in akzeptabler Ausbeute.
Aus dem Stand der Technik sind folgende Verfahren zur Herstellung von L-DOPA und Derivaten aus L-Tyrosin bekannt:
1. a) Bretschneider, H., Hohenlohe-Oehringen, K., Kaiser, A., Wölcke, U. Eine neue Synthese des 3-[3,4-Dihydroxyphenyl]-L-alanins (L-DOPA) aus L-Tyrosin, Helv. Chim. Acta 1973, 56, 2857-2860.
b) Kaiser, A., Koch, W. Process for the Production of DOPA CA944772.
c) Hausermann, W., Leo, M. Process for Manufacturing L-3-(3,4-Dihydroxyphenyl)alanine CA871150.
d) Kaiser, A., Scheer, M. Process for the Preparation of L-DOPA DE1964420.
e) Farmaceutici Italia, Preparation of L-DOPA GB1287070.
2. Vorbrüggen, H., Krolikiewicz, K. Eine neue Synthese des 3-[3,4-Dihydroxyphenyl]-L-alanins (L-DOPA) Chem. Ber. 1972, 105, 1168-1173.
3. a) Chen, C., Zhu, Y.-F., Wilcoxen, K. An improved Synthesis of Selectively Protected L-DOPA Derivatives from L-Tyrosine, J. Org. Chem. 2000, 65, 2574-2576.
b) Jung, M.E., Lazarova, T.I. Efficient Synthesis of Selectively Protected L-DOPA Derivatives from L-Tyrosine via Reimer-Tiemann and Dakin Reactions, J. Org. Chem. 1997, 62, 1533-1555.
c) Boger, D.L., Yohannes, D. Selectively Protected L-DOPA Derivatives: Application of the Benzylic Hydroperoxide Rearrangement, J. Org. Chem. 1987, 52, 5283-5286.
4. a) Luying, X. Young, L.J. Method for making L-dopa from L-tyrosine US5837504.
b) Chattopadhyay, S., Das, A. Production of L-DOPA by Aspergillus terreus FEMS Microbiology Letters 1990, 72(1-2), 195.
c) Sih, C.J., Foss, P., Rosazza, J., Lemberger, M. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 6204.
Die Verfahren 1 bis 3a basieren auf einer Baeyer-Villiger-Reaktion eines zuvor hergestellten 3-Acyltyrosins mit Wasserstoffperoxid, organischen Hydroperoxiden und Persäuren. Verfahren 3b nutzt eine Sequenz aus einer Reimer-Tiemann und einer Dakin-Reaktion, während Verfahren 3c eine Folge von Acylierung, Reduktion und anschliessender Hydroperoxidumlagerung nutzt. Alle chemische Verfahren aus 1 bis 3 benötigen mindestens zwei Schritte, um in L-Tyrosin die zweite Hydroxygruppe einzuführen und sind - mit Ausnahme der Methoden unter 3 - wegen ihrer drastischen Reaktionsbedingungen nur bedingt geeignet für die Synthese geschützter DOPA-Derivate. Verfahren 4 beschreibt die mikrobiologische (enzymatische) Hydroxylierung von L-Tyrosin zu L-DOPA.
Es gibt bisher kein chemisches Verfahren zur direkten Oxidation von Tyrosin-Derivaten zu DOPA-Derivaten.
Weiterhin ist bekannt, dass einige substituierte Phenole, aber nicht Phenol selbst, mit 2-Iodoxybenzoesäure zu ortho-Chinonen oxidiert und mit Wasserstoff zu Catecholen reduziert werden können (Pettus et al. Org. Lett. 2002, 4, 285). Eine Reduktion mit Ascorbinsäure ist auch möglich (Cavalieri et al. Steroids 2005, 70, 173). Die Anwendbarkeit dieser Reaktionssequenz auf die Synthese von DOPA-Derivaten aus Tyrosin ist bisher nicht untersucht worden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere Verbindungen angegeben werden, die eine einfachere Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA ermöglichen. Ferner sollen ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen sowie Verwendungen dieser Verbindungen angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 10 gelöst. Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2, 3, 5 bis 9 sowie 11 bis 14.
Nach Massgabe der Erfindung sind Verbindungen der Formel I
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vorgesehen, worin
R<1> unsubstituiertes oder substituiertes C3-C6-Alkyl darstellt;
R<2> Alkyloxycarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; Formyl; Alkylcarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; unsubstituiertes oder substituiertes Trityl; Phenyl oder Diphenylen darstellt;
R<3> und R<4> unabhängig voneinander Alkyloxycarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; Alkyloxymethyl oder Alkyloxyethyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; unsubstituiertes oder substituiertes C3-C8-Cycloalkyl; unsubstituiertes oder substituiertes C3-C8-Cycloalkenyl; Tetrahydrofuranyl oder Tetrahydropyranyl darstellen; und
R<5> unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt.
Die Verbindungen der Formel I können zur Herstellung von 6-Halogen-DOPA verwendet werden, wobei das Halogenatom ein radioaktives Isotop darstellen kann.
Die Verbindungen der Formel I können unter milden Bedingungen mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringen Zahl von Syntheseschritten durch direkte Oxidation von L-Tyrosin-Derivaten erhalten werden. Die Herstellung von 6-Halogen-DORA wird vereinfacht, da die Schutzgruppen R<1>, R<2>, R<3> und R<4> ohne Bildung von Zersetzungsprodukten entfernt werden können.
Der Rest R<1> in Formel I ist vorzugsweise unsubstituiertes oder substituiertes C3-C6-Alkyl, stärker bevorzugt unsubstituiertes C3-C6-Alkyl und besonders bevorzugt Isopropyl, tert.-Butyl und Neopentyl.
Der Rest R<2> in Formel I ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die tert.-Butyloxycarbonyl, Formyl und Alkylcarbonyl wie Acetyl, Trifluoracetyl, Trichloracetyl; Trityl, Phenyl und Diphenylen umfasst.
Die Reste R<3> und R<4> können unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt werden, die tert.-Butyloxycarbonyl, Methyloxymethyl, Ethyloxymethyl, Ethyloxyethyl, Cyclopentyl, Cyclohexenyl, und Tetrahydrofuranyl umfasst. Vorzugsweise sind die Reste R<3> und R<4> gleich.
Der Rest R<5> ist vorzugsweise Methyl oder Butyl.
Eine bevorzugte Verbindung der Formel I ist die nachstehende Verbindung der Formel Ia
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Nach Massgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Einführung einer zweiten phenolischen Hydroxygruppe (siehe Formel VIa) in 3-Stellung durch direkte Oxidation einer Verbindung der Formel IVa
EMI7.2
unter Erhalt einer Verbindung der Formel VIa
EMI7.3
Die direkte Oxidation einer Verbindung der Formel IVa zu einer Verbindung der Formel VIa wird vorzugsweise durch deren Umsetzen mit 2-Iodoxybenzoesäure und anschliessend mit Ascorbinsäure durchgeführt. Die Umsetzung kann in einem chlorierten Lösungsmittel wie Dichlormethan durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Raumtemperatur durchgeführt.
Die Verbindung der Formel IVa kann nach einem bekannten Verfahren (siehe beispielsweise Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251) aus L-Tyrosin hergestellt werden, indem die Carboxylgruppe mit einer Schutzgruppe geschützt wird.
Die Verbindung der Formel VIa
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kann nach Schützen der beiden phenolischen Hydroxygruppen (in 3- und 4-Stellung) zur Verbindung der Formel IIa
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umgesetzt werden, wobei X Br oder I darstellt. Dabei wird in 6-Stellung eine Halogengruppe eingeführt.
Stellt X Iod dar, so wird die Halogenierung vorzugsweise mit [Bis(trifluoraectoxy)iod]benzol und Iod durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verbindung der Formel IIa
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mit einer zinnorganischen Verbindung zu einer Verbindung der Formel I umgesetzt.
Nach Massgabe der Erfindung ist die Verwendung der Verbindungen der Formel I als Präkusor (Vorläufer) für die Herstellung von 6-Halogen-3,4-Dihydroxy-L-phenylalanin (6-Halogen-L-DOPA), wobei das Halogenatom vorzugsweise ein radioaktives Isotop ist, vorgesehen. Das Halogen ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die F, <18>F, I, I-123, I-125 und I-131 umfasst.
Zur Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA wird die Verbindung der Formel I mit einer X-enthaltenen Verbindung umgesetzt zu
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umgesetzt. Anschliessend wird Verbindung IIa mit einer unsubstituierten oder substituierten C1-C6-Alkylcarbonsäure oder einem Gemisch, das eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure enthält, umgesetzt (Schema 2). Die X-enthaltene Verbindung ist im Falle von <18>F [<18>F]-F-Gas, im Fall des radioaktiven Iods beispielsweise das entsprechende I2.
Schema 2
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Zum Entfernen der Schutzgruppen R<1>, R<2>, R<3> und R<4> wird eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure oder ein Gemisch, das eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure enthält, verwendet. Eine bevorzugte C1-C6-Alkylcarbonsäure ist
Trifluoressigsäure. Wird ein Gemisch, das eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure enthält, verwendet, so umfasst das Gemisch vorzugsweise ferner eine Mineralsäure und/oder Wasser. Die Mineralsäure ist vorzugsweise Halogenwasserstoffsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure.
Die Entfernung der Schutzgruppen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 100 deg. C, stärker bevorzugt von 40 bis 100 deg. C, besonders bevorzugt von 40 bis 80 deg. C. Die vorgeschlagene Verfahrensweise ermöglicht die Entfernung der Schutzgruppen ohne die Bildung von Zersetzungsprodukten, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.
Die Überführung der Verbindung IIa in 6-Halogen-L-DOPA erfolgt somit unter milden sauren Bedingungen, was ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist.
Damit sind die Verbindungen der Formel I besonders als Vorläufer zur Radiomarkierung für die Diagnose und Therapie von Tumoren geeignet, insbesondere für die Radiosynthese von 18F- und Iodisotopen-markiertem 6-Halogen-L-DOPA.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und anhand von Beispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Reaktionsschema zur Herstellung von Verbindung Ia;
Fig. 2 ein erstes Spektrum eines Vergleichsversuches zur Entschützung von Verbindungen der Formel I; und
Fig. 3 ein zweites Spektrum eines erfindungsgemässen Beispiels zur Entschützung von Verbindungen der Formel I.
Nachfolgend wird die Herstellung der Verbindung Ia als beispielhaftem Vertreter der Verbindung I anhand der Fig. 1 beschrieben.
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L-Tyrosin-tert.-butylester (IV) wird nach einem bekannten Verfahren (Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251) aus L-Tyrosin (III) und 2-Methylpropen hergestellt. Nach Einführung einer Boc-Schutzgruppe an der Aminogruppe zu Verbindung (V) oxidiert man im Schlüsselschritt (Umsetzung von V zu VI) den aromatischen Ring selektiv in ortho-Position zur phenolischen Hydroxygruppe mit 2-Iodoxybenzoesäure (IBX) und reduziert anschliessend zum Catechol VI mit Ascorbinsäure. IBX ist kommerziell erhältlich, kann aber leicht aus 2-Iodbenzoesäure und Oxon hergestellt werden. Entgegen Beobachtungen von Pettus et al. (Org. Lett. 2002, 4, 285) erwies sich ein chloriertes Lösungsmittel (Dichlormethan) als geeignet. Weiter werden Schutzgruppen, z. B. Boc-Gruppen, für die Hydroxygruppen eingeführt. Die Iodierung von Verbindung VII gelingt mit [Bis(trifluoracetoxy)iod]benzol und Iod in akzeptabler Ausbeute, anschliessende Stannylierung von II (X = I, R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc) führt zu Verbindung Ia (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = CH3) .
Mit einer Verbindung der Struktur II (X = I, R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc) wurden Versuche zur Schutzgruppenabspaltung durchgeführt, die Modellcharakter für die Schutzgruppenabspaltung eines markierten Präkursors nach der Radiosynthese haben. Die Reaktion in reiner Trifluoressigsäure bei 40 bis 80 deg. C hatte sich bewährt. Das aufgenommene Protonenspektrum der bei 20 deg. C inkubierten Reaktionsmischung (Spektrum 1, Fig. 2) zeigt eine unvollständige Abspaltung der N-Boc-Schutzgruppe, bei 80 deg. C wurden alle Schutzgruppen fast vollständig ohne Bildung von Nebenprodukten abgespalten (Spektrum 2, Fig. 3).
Der Präkursor Ia (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) wurde unter bereits bekannten Bedingungen (Füchtner, F.; Steinbach, J. Appl. Radiat. Isot. 2003, 58, 575) mit [<18>F]F2 markiert und anschliessend unter den Bedingungen aus der vorherigen Modellreaktion entschützt. Zum Vergleich wurde der bisher eingesetzte Präkursor Ib (mit R<1> = Et, R<2> = CHO, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) der [<18>F]-DOPA-Synthese mit [<18>]F2 markiert und unter den bisherigen Bedingungen (12 M Salzsäure, 130 deg. C) entschützt. Der radiochemische Anteil des [<18>F]-DOPA war bei Verwendung des neuen Präkursors Ia nach ca. 11 Minuten etwa doppelt so gross wie für den bisherigen Präkursor Ib. Der neue Präkursor Ia führte ausserdem zu einer geringeren Anzahl von Verunreinigungen im [<18>F]-DOPA im Vergleich zum bisherigen Präkursor Ib. Die Summe der Verunreinigungen war bei Verwendung des Präkursors Ia mit etwa 5% weniger als halb so gross wie bei Verwendung des Präkursors Ib mit Verunreinigungen > 10%.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Ausserdem wird an einem Beispiel die erfindungsgemässe Entschützung eines Modellvorläufers der Struktur II zum Produkt 6-Halogen-L-DOPA gezeigt.
Beispiele
Beispiel 1
L-Tyrosin-tert.-butylester (IV)
14,4 g L-Tyrosin (III) (79,47 mmol) wurden in einem 500 ml Schraubdeckellaborglas mit Septum unter Argon in 120 ml Dioxan gelöst. Anschliessend wurde das Reaktionsgefäss auf -5 deg. C gekühlt und 10 ml 96%ige Schwefelsäure langsam zugetropft. Bei -40 deg. C wurden 120 ml 2-Methylpropen kondensiert, schnell zur Reaktionssuspension gegeben und das Reaktionsgefäss gasdicht verschlossen (mit Teflonband abgedichtet). Man rührte zwei Tage bei Raumtemperatur. Dann tropfte man das entstandene Gemisch langsam mit einer Pipette in eine, in einem zwei Liter Erlenmeyerkolben im Eisbad vorgefertigte, Lösung von 100 ml dest. Wasser und 400 ml Ethylacetat. Man hielt dabei den pH-Wert durch Zugabe von 100 ml Portionen 5 N Natronlauge auf ca. 11. Der entstandene Niederschlag wurde abfiltriert und mit Ethylacetat gewaschen. Die Phasen wurden getrennt und die wässerige Phase fünfmal mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Nach Umkristallisation aus Hexan erhielt man 8,7 g (46% d. Th.) eines gelblich weissen Feststoffes, Schmelzpunkt (Schmp.) 136,2-140,1 deg. C (140-145 deg. C, Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251).
N-Boc-L-Tyrosin tert.-butylester (V)
8,7 g L-Tyrosin tert.-butylester (IV) und 3,4 g Natriumhydrogencarbonat wurden in einem 500 ml Rundkolben in 98 ml dest. Wasser und 78 ml Aceton gelöst. Mit weiteren 20 ml Aceton wurde eine Lösung von 8,8 g Di-tert.-butyldicarbonat hergestellt, welche anschliessend der Reaktionslösung langsam zugegeben wurde. Man rührte bei Raumtemperatur über Nacht, filtrierte die Reaktionsmischung und rotierte das enthaltene Aceton bis 70 mbar ab. Es entstand ein gelber Schaum, den man mit 200 ml Ethylacetat aufnahm. Nach Trennung der Phasen wurde die wässerige Phase fünfmal mit je 100 ml Ethylacetat extrahiert. Anschliessend wurde die organische Phase mit 50 ml 0,1 N Salzsäure gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Man erhielt 11,91 g (quant.) eines weissen Schaums, Schmp. 115,8-116,7 deg. C.
N-Boc-L-DOPA-tert.-butylester (VI)
11.91 g N-Boc-L-Tyrosin-tert.-butylester (V) wurden in einem 500 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum unter Argon in 200 ml trockenem N,N-Dimethylformamid gelöst. Anschliessend wurden 9,9 g 2-Iodoxybenzoesäure (IBX) im Argongegenstrom zugegeben und 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden 147 ml einer 1M Ascorbinsäure unter Eisbadkühlung langsam dazugespritzt. Es entstand eine hellorange Lösung mit weissem Niederschlag. Man rührte weitere 30 Minuten. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit Dichlormethan gewaschen. Die Phasen wurden getrennt und die wässrige Phase wurde sechs mal mit je 100 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Flash-Chromatografie (EtOAc/Hexan 1:4) ergab 10,41 g (83% d. Th.), ein gelbes Öl.
N-Boc-3,4-di-O-boc-L-DOPA-tert.-butylester (VII)
5,93 g N-Boc-L-DOPA-tert.-butylester (VI) wurden unter Argon in einem 250 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum in 102 ml trockenem N,N-Dimethylformamid gelöst. Anschliessend wurden 5,1 ml Triethylamin zugegeben. Nachdem 8,4 g Di-tert.-butyldicarbonat, unter Argon in 30 ml absolutem N,N-Dimethylformamid gelöst, zur Reaktionsmischung zugegeben worden waren, rührte man zwei Tage bei Raumtemperatur unter Lichtausschluss. Die Reaktionslösung wurde mit 600 ml Ethylacetat verdünnt und mit 60 ml gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und eingeengt. Chromatographie (EtOAc/Hexan 1:4) lieferte 5,2 g (56%) eines weissen Schaums der Zielverbindung und 1,59 g (17,1%) einer Mischung der regioisomeren Mono'boc'verbindungen.
N-Boc-3,4-di-O-boc-6-iod-L-DOPA tert.-butylester (II)
5,1 g N-Boc-3,4-di-O-boc-L-DOPA tert.-butylester (VII) wurden in einem 250 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum in 138 ml trockenem Dichlormethan unter Inertgas gelöst. Eine Lösung von 2,4 g Iod und 4,8 g [Bis(trifluoracetoxy)iod]benzol in 130 ml trockenem Dichlormethan wurde unter Eisbadkühlung zugegeben. Zunächst rührte man noch fünfzehn Minuten im Eisbad, dann über Nacht unter Lichtausschluss bei Raumtemperatur. Die Reaktionslösung verdünnte man mit 600 ml Dichlormethan und wusch diese Lösung sechsmal mit je 60 ml 1 N Natriumthiosulfatlösung. Die organische Phase trocknete man über Natriumsulfat, filtrierte und engte sie im Vakuum ein. Durch anschliessende Chromatographie (EtOAc/Hexan 1:4 bzw. EtOAc/Hx 3:7) erhielt man 3,4 g (54%) eines gelblichen Feststoffes.
N-Boc-3,4-di-O-boc-6-trimethylstannyl-L-DOPA-tert.-butylester (Ia)
3,4 g N-Boc-3,4-di-O-boc-6-iod-L-DOPA-tert.-butylester (II) und 722 mg Tetrakistriphenylphosphinpalladium [0] wurden in einem 500 ml Rundkolben mit Septum unter Inertgas in 213 ml Dioxan gelöst. Danach wurden 4.7 ml Hexamethyldistannan mit einer Einmalspritze zur Reaktionslösung gegeben. Man rührte anschliessend bei 110 deg. C über Nacht unter Inertgas. Nach Entfernen des Palladiums durch Filtration und Nachwaschen mit Ethylacetat engte man die organische Phase bis zur Trockne im Vakuum ein. Säulenchromatographie (EtOAc/Hexan 1:4) ergab 1,6 g (54%) eines weissen feinpulvrigen Feststoffes.
Beispiel 2
Schutzgruppenabspaltung am N-Boc-3,4-di-O-Boc-6-trimethylstannyl-L-DOPA-tert.-butylester (Ia)
10 mg der Verbindung II (mit X = I) wurden mit 0,5 ml 100%iger Trifluoressigsäure 10 Minuten bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur (40-100 deg. C) in einem geschlossenen Gefäss (Vial) inkubiert. Anschliessend brach man die Reaktion ab, indem das Reaktionsgefäss auf Eis gegeben wurde. DC-Kontrollen (EtOAc/Hexan 1:4 und in C/M/AcOH/H2O 25:15:0.1:2) zeigten vollständigen Umsatz zu einem einzigen Produkt. Die Säure verdampfte man im Ölpumpenvakuum bei tieferer Temperatur bzw. Raumtemperatur, den Rückstand löste man in deuteriertem Nasser und nahm von der Lösung ein Protonenspektrum auf.
Beispiel 3
45 mg des Präkursors I (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) wurden mit [<18>F]F2 wie bei Füchtner und Steinbach (Appl. Radiat. Isotopes 2003, 58, 575) markiert. Anschliessend versetzte man die Reaktionsmischung mit 100 Trifluoressigsäure und inkubierte bei Raumtemperatur oder 80 deg. C im geschlossenen Gefäss. Im Abstand von einer Minute bis ca. 12 Minuten nach Reaktionsstart nahm man Proben von ca. 0,3 ml aus der Reaktionsmischung und legte sie auf Eis. 90 [mu]l davon wurden zu 90 [mu]l eines Essigsäure-Acetat-Puffers (272 g NaAc 3H2O, 120 g Essigsäure, 500 mL Wasser) pipettiert. Aliquote dieser Reaktionsmischung analysierte man mit HPLC wie bei Füchtner und Steinbach (s.o.). Zum Vergleich wurde der bisher für die [<18>F]-DOPA-Herstellung verwendete Präkursor I (mit R<1> = Et, R<2> = CHO, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) markiert und mit 12 M Salzsäure bei 130 deg. C inkubiert. Ebenfalls im Abstand von einer Minute nahm man Proben, die wie oben behandelt und mit HPLC untersucht wurden.
(c)DE102006045603 (A1), 2008-04-03,HAMM STEFAN; HOEPPING ALEXANDER
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Dopamin spielt bei der Reizleitung im Organismus eine wichtige Rolle als Neurotransmitter. An den Nervenenden wird es aus 3,4-Dihydroxy-L-phenylalanin (L-DOPA), einer Blut-Hirn-Schranken-gängigen Vorstufe, durch Decarboxylierung hergestellt. L-DOPA kann entweder im Körper aus L-Tyrosin durch Hydroxylierung synthetisiert oder von aussen zugeführt werden. Bei einigen Erkrankungen, z. B. Morbus Parkinson, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitäts-Störung (ADHS), Schizophrenie und Depression, sind die Herstellung, der Transport und/oder der Abbau von L-DOPA an den Nervenenden gestört. Diese Prozesse können durch ein bildgebendes Verfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sichtbar gemacht und auf pathologische Abweichungen hin untersucht werden. Für solche PET-Untersuchungen wird 6-<18>F-DOPA eingesetzt, dass ähnlich dem DOPA metabolisiert wird. Das entstehende <18>F-Dopamin wird hauptsächlich von bestimmten Gehirnregionen (Striatum) aufgenommen, und man erhält einen Einblick über die präsynaptischen dopaminergen Funktionen eines Patienten in vivo. 6-<18>F-DOPA wird durch radiochemische Markierung eines Vorläufers mit <18>F2 bzw. <18>F-Fluorid, und anschliessender Abspaltung der Schutzgruppen synthetisiert.
Gegenwärtig gibt es nur für das O-(2-[<18>F]Fluorethyl)-L-tyrosin (FET) eine nukleophile Synthesemethode (mit <18>F-Fluorid), die sich auch für die Routineproduktion eignet. Herstellungsverfahren für [<18>F]-kernfluorierte aromatische Aminosäuren wie 6-<18>F-DOPA mit einer nukleophilen Fluorierung erfordern eine Mehr-Schritt-Synthese mit empfindlichen Zwischenstufen. Dieses Verfahren konnte sich bisher nicht in der Routineproduktion durchsetzen. Es besteht also Bedarf, den Weg mit der elektrophilen Fluorierung durch Verwendung neuer Vorläufer zu verbessern.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von N-Formyl-3,4-di-O-tert.-butoxycarbonyl-6-trimethylstannyl-L-DOPA-ethylester als Vorläufer zur Radiomarkierung mit dem Nuklid <18>F (Satyamurthy, N.; Barrio, J.R.; Bishop, A.J.; Namavari, M. WO 94/00460 A1). Nachteile dieses Verfahrens sind, dass (1) bei der Synthese zwischenzeitlich Methylgruppen eingeführt werden, die wieder abgespalten werden müssen, und dass (2) drastische Reaktionsbedingungen nötig sind, um die Schutzgruppen nach der Radiosynthese abzuspalten. Der erste Punkt führt zu einer längeren Synthesesequenz, der zweite Nachteil zur Bildung von Verunreinigungen im Produkt.
Zur Lösung des zweiten Nachteils können DOPA-Ester, z. B. DOPA-tert.-Butylester, hergestellt werden, die sich unter milden sauren Bedingungen spalten lassen. Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Aminosäure-tert.-Butylestern von Roeske (J. Org. Chem. 1963, 28 1251.), das auch im grösseren Massstab angewendet werden kann, führte für L-DOPA nicht zum Erfolg. Dagegen liefert es für L-Tyrosin den entsprechenden tert.-Butylester in akzeptabler Ausbeute.
Aus dem Stand der Technik sind folgende Verfahren zur Herstellung von L-DOPA und Derivaten aus L-Tyrosin bekannt:
1. a) Bretschneider, H., Hohenlohe-Oehringen, K., Kaiser, A., Wölcke, U. Eine neue Synthese des 3-[3,4-Dihydroxyphenyl]-L-alanins (L-DOPA) aus L-Tyrosin, Helv. Chim. Acta 1973, 56, 2857-2860.
b) Kaiser, A., Koch, W. Process for the Production of DOPA CA944772.
c) Hausermann, W., Leo, M. Process for Manufacturing L-3-(3,4-Dihydroxyphenyl)alanine CA871150.
d) Kaiser, A., Scheer, M. Process for the Preparation of L-DOPA DE1964420.
e) Farmaceutici Italia, Preparation of L-DOPA GB1287070.
2. Vorbrüggen, H., Krolikiewicz, K. Eine neue Synthese des 3-[3,4-Dihydroxyphenyl]-L-alanins (L-DOPA) Chem. Ber. 1972, 105, 1168-1173.
3. a) Chen, C., Zhu, Y.-F., Wilcoxen, K. An improved Synthesis of Selectively Protected L-DOPA Derivatives from L-Tyrosine, J. Org. Chem. 2000, 65, 2574-2576.
b) Jung, M.E., Lazarova, T.I. Efficient Synthesis of Selectively Protected L-DOPA Derivatives from L-Tyrosine via Reimer-Tiemann and Dakin Reactions, J. Org. Chem. 1997, 62, 1533-1555.
c) Boger, D.L., Yohannes, D. Selectively Protected L-DOPA Derivatives: Application of the Benzylic Hydroperoxide Rearrangement, J. Org. Chem. 1987, 52, 5283-5286.
4. a) Luying, X. Young, L.J. Method for making L-dopa from L-tyrosine US5837504.
b) Chattopadhyay, S., Das, A. Production of L-DOPA by Aspergillus terreus FEMS Microbiology Letters 1990, 72(1-2), 195.
c) Sih, C.J., Foss, P., Rosazza, J., Lemberger, M. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 6204.
Die Verfahren 1 bis 3a basieren auf einer Baeyer-Villiger-Reaktion eines zuvor hergestellten 3-Acyltyrosins mit Wasserstoffperoxid, organischen Hydroperoxiden und Persäuren. Verfahren 3b nutzt eine Sequenz aus einer Reimer-Tiemann und einer Dakin-Reaktion, während Verfahren 3c eine Folge von Acylierung, Reduktion und anschliessender Hydroperoxidumlagerung nutzt. Alle chemische Verfahren aus 1 bis 3 benötigen mindestens zwei Schritte, um in L-Tyrosin die zweite Hydroxygruppe einzuführen und sind - mit Ausnahme der Methoden unter 3 - wegen ihrer drastischen Reaktionsbedingungen nur bedingt geeignet für die Synthese geschützter DOPA-Derivate. Verfahren 4 beschreibt die mikrobiologische (enzymatische) Hydroxylierung von L-Tyrosin zu L-DOPA.
Es gibt bisher kein chemisches Verfahren zur direkten Oxidation von Tyrosin-Derivaten zu DOPA-Derivaten.
Weiterhin ist bekannt, dass einige substituierte Phenole, aber nicht Phenol selbst, mit 2-Iodoxybenzoesäure zu ortho-Chinonen oxidiert und mit Wasserstoff zu Catecholen reduziert werden können (Pettus et al. Org. Lett. 2002, 4, 285). Eine Reduktion mit Ascorbinsäure ist auch möglich (Cavalieri et al. Steroids 2005, 70, 173). Die Anwendbarkeit dieser Reaktionssequenz auf die Synthese von DOPA-Derivaten aus Tyrosin ist bisher nicht untersucht worden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere Verbindungen angegeben werden, die eine einfachere Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA ermöglichen. Ferner sollen ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen sowie Verwendungen dieser Verbindungen angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 10 gelöst. Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2, 3, 5 bis 9 sowie 11 bis 14.
Nach Massgabe der Erfindung sind Verbindungen der Formel I
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vorgesehen, worin
R<1> unsubstituiertes oder substituiertes C3-C6-Alkyl darstellt;
R<2> Alkyloxycarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; Formyl; Alkylcarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; unsubstituiertes oder substituiertes Trityl; Phenyl oder Diphenylen darstellt;
R<3> und R<4> unabhängig voneinander Alkyloxycarbonyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; Alkyloxymethyl oder Alkyloxyethyl, wobei die Alkylgruppe unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl ist; unsubstituiertes oder substituiertes C3-C8-Cycloalkyl; unsubstituiertes oder substituiertes C3-C8-Cycloalkenyl; Tetrahydrofuranyl oder Tetrahydropyranyl darstellen; und
R<5> unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt.
Die Verbindungen der Formel I können zur Herstellung von 6-Halogen-DOPA verwendet werden, wobei das Halogenatom ein radioaktives Isotop darstellen kann.
Die Verbindungen der Formel I können unter milden Bedingungen mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringen Zahl von Syntheseschritten durch direkte Oxidation von L-Tyrosin-Derivaten erhalten werden. Die Herstellung von 6-Halogen-DORA wird vereinfacht, da die Schutzgruppen R<1>, R<2>, R<3> und R<4> ohne Bildung von Zersetzungsprodukten entfernt werden können.
Der Rest R<1> in Formel I ist vorzugsweise unsubstituiertes oder substituiertes C3-C6-Alkyl, stärker bevorzugt unsubstituiertes C3-C6-Alkyl und besonders bevorzugt Isopropyl, tert.-Butyl und Neopentyl.
Der Rest R<2> in Formel I ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die tert.-Butyloxycarbonyl, Formyl und Alkylcarbonyl wie Acetyl, Trifluoracetyl, Trichloracetyl; Trityl, Phenyl und Diphenylen umfasst.
Die Reste R<3> und R<4> können unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt werden, die tert.-Butyloxycarbonyl, Methyloxymethyl, Ethyloxymethyl, Ethyloxyethyl, Cyclopentyl, Cyclohexenyl, und Tetrahydrofuranyl umfasst. Vorzugsweise sind die Reste R<3> und R<4> gleich.
Der Rest R<5> ist vorzugsweise Methyl oder Butyl.
Eine bevorzugte Verbindung der Formel I ist die nachstehende Verbindung der Formel Ia
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Nach Massgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Einführung einer zweiten phenolischen Hydroxygruppe (siehe Formel VIa) in 3-Stellung durch direkte Oxidation einer Verbindung der Formel IVa
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unter Erhalt einer Verbindung der Formel VIa
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Die direkte Oxidation einer Verbindung der Formel IVa zu einer Verbindung der Formel VIa wird vorzugsweise durch deren Umsetzen mit 2-Iodoxybenzoesäure und anschliessend mit Ascorbinsäure durchgeführt. Die Umsetzung kann in einem chlorierten Lösungsmittel wie Dichlormethan durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Raumtemperatur durchgeführt.
Die Verbindung der Formel IVa kann nach einem bekannten Verfahren (siehe beispielsweise Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251) aus L-Tyrosin hergestellt werden, indem die Carboxylgruppe mit einer Schutzgruppe geschützt wird.
Die Verbindung der Formel VIa
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kann nach Schützen der beiden phenolischen Hydroxygruppen (in 3- und 4-Stellung) zur Verbindung der Formel IIa
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umgesetzt werden, wobei X Br oder I darstellt. Dabei wird in 6-Stellung eine Halogengruppe eingeführt.
Stellt X Iod dar, so wird die Halogenierung vorzugsweise mit [Bis(trifluoraectoxy)iod]benzol und Iod durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verbindung der Formel IIa
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mit einer zinnorganischen Verbindung zu einer Verbindung der Formel I umgesetzt.
Nach Massgabe der Erfindung ist die Verwendung der Verbindungen der Formel I als Präkusor (Vorläufer) für die Herstellung von 6-Halogen-3,4-Dihydroxy-L-phenylalanin (6-Halogen-L-DOPA), wobei das Halogenatom vorzugsweise ein radioaktives Isotop ist, vorgesehen. Das Halogen ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die F, <18>F, I, I-123, I-125 und I-131 umfasst.
Zur Herstellung von 6-Halogen-L-DOPA wird die Verbindung der Formel I mit einer X-enthaltenen Verbindung umgesetzt zu
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umgesetzt. Anschliessend wird Verbindung IIa mit einer unsubstituierten oder substituierten C1-C6-Alkylcarbonsäure oder einem Gemisch, das eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure enthält, umgesetzt (Schema 2). Die X-enthaltene Verbindung ist im Falle von <18>F [<18>F]-F-Gas, im Fall des radioaktiven Iods beispielsweise das entsprechende I2.
Schema 2
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Zum Entfernen der Schutzgruppen R<1>, R<2>, R<3> und R<4> wird eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure oder ein Gemisch, das eine unsubstituierte oder substituierte C1-C6-Alkylcarbonsäure enthält, verwendet. Eine bevorzugte C1-C6-Alkylcarbonsäure ist
Die Entfernung der Schutzgruppen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 100 deg. C, stärker bevorzugt von 40 bis 100 deg. C, besonders bevorzugt von 40 bis 80 deg. C. Die vorgeschlagene Verfahrensweise ermöglicht die Entfernung der Schutzgruppen ohne die Bildung von Zersetzungsprodukten, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.
Die Überführung der Verbindung IIa in 6-Halogen-L-DOPA erfolgt somit unter milden sauren Bedingungen, was ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist.
Damit sind die Verbindungen der Formel I besonders als Vorläufer zur Radiomarkierung für die Diagnose und Therapie von Tumoren geeignet, insbesondere für die Radiosynthese von 18F- und Iodisotopen-markiertem 6-Halogen-L-DOPA.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und anhand von Beispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Reaktionsschema zur Herstellung von Verbindung Ia;
Fig. 2 ein erstes Spektrum eines Vergleichsversuches zur Entschützung von Verbindungen der Formel I; und
Fig. 3 ein zweites Spektrum eines erfindungsgemässen Beispiels zur Entschützung von Verbindungen der Formel I.
Nachfolgend wird die Herstellung der Verbindung Ia als beispielhaftem Vertreter der Verbindung I anhand der Fig. 1 beschrieben.
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L-Tyrosin-tert.-butylester (IV) wird nach einem bekannten Verfahren (Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251) aus L-Tyrosin (III) und 2-Methylpropen hergestellt. Nach Einführung einer Boc-Schutzgruppe an der Aminogruppe zu Verbindung (V) oxidiert man im Schlüsselschritt (Umsetzung von V zu VI) den aromatischen Ring selektiv in ortho-Position zur phenolischen Hydroxygruppe mit 2-Iodoxybenzoesäure (IBX) und reduziert anschliessend zum Catechol VI mit Ascorbinsäure. IBX ist kommerziell erhältlich, kann aber leicht aus 2-Iodbenzoesäure und Oxon hergestellt werden. Entgegen Beobachtungen von Pettus et al. (Org. Lett. 2002, 4, 285) erwies sich ein chloriertes Lösungsmittel (Dichlormethan) als geeignet. Weiter werden Schutzgruppen, z. B. Boc-Gruppen, für die Hydroxygruppen eingeführt. Die Iodierung von Verbindung VII gelingt mit [Bis(trifluoracetoxy)iod]benzol und Iod in akzeptabler Ausbeute, anschliessende Stannylierung von II (X = I, R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc) führt zu Verbindung Ia (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = CH3) .
Mit einer Verbindung der Struktur II (X = I, R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc) wurden Versuche zur Schutzgruppenabspaltung durchgeführt, die Modellcharakter für die Schutzgruppenabspaltung eines markierten Präkursors nach der Radiosynthese haben. Die Reaktion in reiner Trifluoressigsäure bei 40 bis 80 deg. C hatte sich bewährt. Das aufgenommene Protonenspektrum der bei 20 deg. C inkubierten Reaktionsmischung (Spektrum 1, Fig. 2) zeigt eine unvollständige Abspaltung der N-Boc-Schutzgruppe, bei 80 deg. C wurden alle Schutzgruppen fast vollständig ohne Bildung von Nebenprodukten abgespalten (Spektrum 2, Fig. 3).
Der Präkursor Ia (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) wurde unter bereits bekannten Bedingungen (Füchtner, F.; Steinbach, J. Appl. Radiat. Isot. 2003, 58, 575) mit [<18>F]F2 markiert und anschliessend unter den Bedingungen aus der vorherigen Modellreaktion entschützt. Zum Vergleich wurde der bisher eingesetzte Präkursor Ib (mit R<1> = Et, R<2> = CHO, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) der [<18>F]-DOPA-Synthese mit [<18>]F2 markiert und unter den bisherigen Bedingungen (12 M Salzsäure, 130 deg. C) entschützt. Der radiochemische Anteil des [<18>F]-DOPA war bei Verwendung des neuen Präkursors Ia nach ca. 11 Minuten etwa doppelt so gross wie für den bisherigen Präkursor Ib. Der neue Präkursor Ia führte ausserdem zu einer geringeren Anzahl von Verunreinigungen im [<18>F]-DOPA im Vergleich zum bisherigen Präkursor Ib. Die Summe der Verunreinigungen war bei Verwendung des Präkursors Ia mit etwa 5% weniger als halb so gross wie bei Verwendung des Präkursors Ib mit Verunreinigungen > 10%.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Ausserdem wird an einem Beispiel die erfindungsgemässe Entschützung eines Modellvorläufers der Struktur II zum Produkt 6-Halogen-L-DOPA gezeigt.
Beispiele
Beispiel 1
L-Tyrosin-tert.-butylester (IV)
14,4 g L-Tyrosin (III) (79,47 mmol) wurden in einem 500 ml Schraubdeckellaborglas mit Septum unter Argon in 120 ml Dioxan gelöst. Anschliessend wurde das Reaktionsgefäss auf -5 deg. C gekühlt und 10 ml 96%ige Schwefelsäure langsam zugetropft. Bei -40 deg. C wurden 120 ml 2-Methylpropen kondensiert, schnell zur Reaktionssuspension gegeben und das Reaktionsgefäss gasdicht verschlossen (mit Teflonband abgedichtet). Man rührte zwei Tage bei Raumtemperatur. Dann tropfte man das entstandene Gemisch langsam mit einer Pipette in eine, in einem zwei Liter Erlenmeyerkolben im Eisbad vorgefertigte, Lösung von 100 ml dest. Wasser und 400 ml Ethylacetat. Man hielt dabei den pH-Wert durch Zugabe von 100 ml Portionen 5 N Natronlauge auf ca. 11. Der entstandene Niederschlag wurde abfiltriert und mit Ethylacetat gewaschen. Die Phasen wurden getrennt und die wässerige Phase fünfmal mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Nach Umkristallisation aus Hexan erhielt man 8,7 g (46% d. Th.) eines gelblich weissen Feststoffes, Schmelzpunkt (Schmp.) 136,2-140,1 deg. C (140-145 deg. C, Roeske J. Org. Chem. 1963, 28, 1251).
N-Boc-L-Tyrosin tert.-butylester (V)
8,7 g L-Tyrosin tert.-butylester (IV) und 3,4 g Natriumhydrogencarbonat wurden in einem 500 ml Rundkolben in 98 ml dest. Wasser und 78 ml Aceton gelöst. Mit weiteren 20 ml Aceton wurde eine Lösung von 8,8 g Di-tert.-butyldicarbonat hergestellt, welche anschliessend der Reaktionslösung langsam zugegeben wurde. Man rührte bei Raumtemperatur über Nacht, filtrierte die Reaktionsmischung und rotierte das enthaltene Aceton bis 70 mbar ab. Es entstand ein gelber Schaum, den man mit 200 ml Ethylacetat aufnahm. Nach Trennung der Phasen wurde die wässerige Phase fünfmal mit je 100 ml Ethylacetat extrahiert. Anschliessend wurde die organische Phase mit 50 ml 0,1 N Salzsäure gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Man erhielt 11,91 g (quant.) eines weissen Schaums, Schmp. 115,8-116,7 deg. C.
N-Boc-L-DOPA-tert.-butylester (VI)
11.91 g N-Boc-L-Tyrosin-tert.-butylester (V) wurden in einem 500 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum unter Argon in 200 ml trockenem N,N-Dimethylformamid gelöst. Anschliessend wurden 9,9 g 2-Iodoxybenzoesäure (IBX) im Argongegenstrom zugegeben und 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden 147 ml einer 1M Ascorbinsäure unter Eisbadkühlung langsam dazugespritzt. Es entstand eine hellorange Lösung mit weissem Niederschlag. Man rührte weitere 30 Minuten. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit Dichlormethan gewaschen. Die Phasen wurden getrennt und die wässrige Phase wurde sechs mal mit je 100 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Flash-Chromatografie (EtOAc/Hexan 1:4) ergab 10,41 g (83% d. Th.), ein gelbes Öl.
N-Boc-3,4-di-O-boc-L-DOPA-tert.-butylester (VII)
5,93 g N-Boc-L-DOPA-tert.-butylester (VI) wurden unter Argon in einem 250 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum in 102 ml trockenem N,N-Dimethylformamid gelöst. Anschliessend wurden 5,1 ml Triethylamin zugegeben. Nachdem 8,4 g Di-tert.-butyldicarbonat, unter Argon in 30 ml absolutem N,N-Dimethylformamid gelöst, zur Reaktionsmischung zugegeben worden waren, rührte man zwei Tage bei Raumtemperatur unter Lichtausschluss. Die Reaktionslösung wurde mit 600 ml Ethylacetat verdünnt und mit 60 ml gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und eingeengt. Chromatographie (EtOAc/Hexan 1:4) lieferte 5,2 g (56%) eines weissen Schaums der Zielverbindung und 1,59 g (17,1%) einer Mischung der regioisomeren Mono'boc'verbindungen.
N-Boc-3,4-di-O-boc-6-iod-L-DOPA tert.-butylester (II)
5,1 g N-Boc-3,4-di-O-boc-L-DOPA tert.-butylester (VII) wurden in einem 250 ml Rundkolben mit Stickstoffaufsatz und Septum in 138 ml trockenem Dichlormethan unter Inertgas gelöst. Eine Lösung von 2,4 g Iod und 4,8 g [Bis(trifluoracetoxy)iod]benzol in 130 ml trockenem Dichlormethan wurde unter Eisbadkühlung zugegeben. Zunächst rührte man noch fünfzehn Minuten im Eisbad, dann über Nacht unter Lichtausschluss bei Raumtemperatur. Die Reaktionslösung verdünnte man mit 600 ml Dichlormethan und wusch diese Lösung sechsmal mit je 60 ml 1 N Natriumthiosulfatlösung. Die organische Phase trocknete man über Natriumsulfat, filtrierte und engte sie im Vakuum ein. Durch anschliessende Chromatographie (EtOAc/Hexan 1:4 bzw. EtOAc/Hx 3:7) erhielt man 3,4 g (54%) eines gelblichen Feststoffes.
N-Boc-3,4-di-O-boc-6-trimethylstannyl-L-DOPA-tert.-butylester (Ia)
3,4 g N-Boc-3,4-di-O-boc-6-iod-L-DOPA-tert.-butylester (II) und 722 mg Tetrakistriphenylphosphinpalladium [0] wurden in einem 500 ml Rundkolben mit Septum unter Inertgas in 213 ml Dioxan gelöst. Danach wurden 4.7 ml Hexamethyldistannan mit einer Einmalspritze zur Reaktionslösung gegeben. Man rührte anschliessend bei 110 deg. C über Nacht unter Inertgas. Nach Entfernen des Palladiums durch Filtration und Nachwaschen mit Ethylacetat engte man die organische Phase bis zur Trockne im Vakuum ein. Säulenchromatographie (EtOAc/Hexan 1:4) ergab 1,6 g (54%) eines weissen feinpulvrigen Feststoffes.
Beispiel 2
Schutzgruppenabspaltung am N-Boc-3,4-di-O-Boc-6-trimethylstannyl-L-DOPA-tert.-butylester (Ia)
10 mg der Verbindung II (mit X = I) wurden mit 0,5 ml 100%iger Trifluoressigsäure 10 Minuten bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur (40-100 deg. C) in einem geschlossenen Gefäss (Vial) inkubiert. Anschliessend brach man die Reaktion ab, indem das Reaktionsgefäss auf Eis gegeben wurde. DC-Kontrollen (EtOAc/Hexan 1:4 und in C/M/AcOH/H2O 25:15:0.1:2) zeigten vollständigen Umsatz zu einem einzigen Produkt. Die Säure verdampfte man im Ölpumpenvakuum bei tieferer Temperatur bzw. Raumtemperatur, den Rückstand löste man in deuteriertem Nasser und nahm von der Lösung ein Protonenspektrum auf.
Beispiel 3
45 mg des Präkursors I (mit R<1> = tert.-Butyl, R<2>, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) wurden mit [<18>F]F2 wie bei Füchtner und Steinbach (Appl. Radiat. Isotopes 2003, 58, 575) markiert. Anschliessend versetzte man die Reaktionsmischung mit 100 Trifluoressigsäure und inkubierte bei Raumtemperatur oder 80 deg. C im geschlossenen Gefäss. Im Abstand von einer Minute bis ca. 12 Minuten nach Reaktionsstart nahm man Proben von ca. 0,3 ml aus der Reaktionsmischung und legte sie auf Eis. 90 [mu]l davon wurden zu 90 [mu]l eines Essigsäure-Acetat-Puffers (272 g NaAc 3H2O, 120 g Essigsäure, 500 mL Wasser) pipettiert. Aliquote dieser Reaktionsmischung analysierte man mit HPLC wie bei Füchtner und Steinbach (s.o.). Zum Vergleich wurde der bisher für die [<18>F]-DOPA-Herstellung verwendete Präkursor I (mit R<1> = Et, R<2> = CHO, R<3>, R<4> = Boc, R<5> = Me) markiert und mit 12 M Salzsäure bei 130 deg. C inkubiert. Ebenfalls im Abstand von einer Minute nahm man Proben, die wie oben behandelt und mit HPLC untersucht wurden.
(c)DE102006045603 (A1), 2008-04-03,HAMM STEFAN; HOEPPING ALEXANDER
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