（应用化学专业论文）99mTcM4IDP及99mTcCO3NSPPA的制备.pdf

摘要 摘要 本文探讨了两种放射性9 9 1 1 1 t c 标记化合物的制备方法。 一种为咖t c 标记1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( 简称m 4 i d p ) ， 即9 9 m t c m 4 i d p 。该化合物是以4 甲基咪唑为原料，经n 烷基化、酯水解和磷酸酰化三 步反应先制得标记前体m 4 i d p ，然后用n 扩忱t c 0 4 在还原剂存在下与该化合物反应制得 目标化合物9 9 m t e m 4 i d p 。进行标记条件优化，得出最佳标记条件为反应时间3 0m i n ， 反应体系p h6 ，s n c l 2 2 h 2 0 用量为1 0 0p g ，m 4 i d p 的标记用量为5m g 。在此标记条件 下蜘t c m 4 i d p 的标记率 9 5 。 另一种为蜘t c ( c o ) 3 标记n 【2 正丙氧基4 ( 1 ( 2 ，2 二吡啶甲基) 胺基) 乙 酰胺基】苯基甲磺酰胺( 简称n s p p a ) ，即9 9 m t e ( c o ) 3 - n s p p a 。该化合物是以2 氨 基5 硝基苯酚为原料经酚羟基烷基化、氨基甲磺酰化、硝基还原、氨基溴乙酰化以及 n 烷基化五步反应制得标记前体n s p p a ，然后用新制得的9 9 m t e ( c o ) 3 在适宜条件下 与该化合物反应制得目标化合物蜘t c ( c o ) 3 - n s p p a 。 m 4 i d p 、n s p p a 及中间体尚未见文献报导，经元素分析、红外、质谱和核磁共振 氢谱分析等结构表征，鉴定结果与结构一致。 咖t c m 4 i d p 、蜘t c ( c o ) 3 - n s p p a 经放射性h p l c 及放射性t l c 进行放化纯度 测定，显示放化纯度均 9 0 ，为后期动物实验研究奠定基础。 关键词：m 4 i d p ；蜘t c m 4 i d p ；n s p p a ；咖t c ( c o ) 3 - n s p p a w a sm o r et h a n9 5 t h e o t h e r w a s n 一【2 - p r o p y l o x y 一4 - ( 1 - ( 2 ，2 - b i p y r i d i n e m e t h y l ) a m i n o ) a c e t y l a m i n o 】 p h e n y l m e t h a n e s u l f o n a m i d e ( n s p p a ) l a b e l e dw i t h 咖t c ( c o ) 3t oa f f o r d 咖t c ( c o ) 3 - n s p - p a n s p - p aw a sp r e p a r e db yh y d r o x y l - a l k y l a t i o n , a m i n o m e t h y l s u l f o n y l a t i o n ， n i t r o - r e d u c t i o n , a m i n o b r o m i d e a c e t y l a t i o n a n d n - a l k y l a t i o n f r o mt h er a wm a t e r i a l 2 - a m i n o 5 n i t r o p h e n 0 1 t h e ni tw a sl a b e l e dw i t ht h ef r e s h l yp r e p a r e d9 咖t c ( c o ) 3u n d e r a p p r o p r i a t ec o n d i t i o n st og a i nt a r g e tp r o d u c t9 9 m t e ( c o ) 3 - n s p p a m 4 i d p 。n s p - p aa n dt h ei n t e r m e d i a t e sw e r en e wc o m p o u n d sw h i c hw e r ei d e n t i f i e db y e l e m e n t a la n a l y s i s 、i r 、m sa n d1 h - n m r 9 帅t c m 4 i d pa n d9 9 m t c ( c o ) 1 - n s p p aw e r ec o n f i r m e db yh p l ca n dt l c t h er e s u l t s s h o w e dt h a tb o t ho ft h er a d i o c h e m i c a lp u r i t y sw e r eo v e r9 0 t h ep r o d u c tw i l lb eu s e di nt h e f u r t h e ra n i m a le x p e r i m e n t k e y w o r d s ：m a i d p ；t c m 4 i d p ；n s p p a ；蜘t c ( c o ) 3 - n s p p a 摘! i j l ：i a b s t r a c t i i 目录i 第一章绪论1 1 1 常用医学影像诊断技术1 1 1 1 超声波1 1 1 2 计算机x 射线断层扫描技术( c t ) 1 1 1 3 核磁共振成像( n m ) 2 1 1 4 核医学2 1 1 4 1 核医学研究进展2 1 1 4 2 核医学研究特点3 1 1 4 - 3 核医学常用仪器3 1 1 - 4 4 核医学常用核素4 1 1 4 5 核素9 知t c 研究特点4 1 2 立题依据与研究内容5 1 2 1 立题依据5 1 2 2 研究内容7 第二章9 9 m t c m 4 i d p 的制备9 2 1 双膦酸药物研究进展9 2 2m 4 i d p 的合成9 2 2 1m 4 i d p 的合成路线1 0 2 2 2 实验试剂与仪器1 0 2 2 2 1 实验试剂1 0 2 2 2 2 实验仪器1 1 2 2 3 实验方法。1 1 2 2 3 1 1 一羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑一1 基) 乙酸乙酯( i i ) 的合成1 1 2 2 3 2 1 羟基一2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙酸( h i ) 的合成1 1 2 2 3 3 1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( i v ) ( m 4 i d p ) 的 合成1 2 2 3 中间体及m 4 i d p 的结构表征1 2 2 3 1 1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙酸( i i i ) 的表征1 2 2 3 2 1 羟基。2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( i v ) 的表征1 4 l 学位论文 16 1 ( ； 1 6 1 6 1 7 响1 7 18 19 ：1 1 ：1 3 ：! ：； ：! z i ：! ! ； ：! ：； ：1 6 3 2 2 实验方法2 7 3 - 2 2 1 2 丙氧基一4 硝基苯胺( a ) 的合成一2 7 3 2 2 2n ( 2 丙氧基4 硝基) 苯基甲磺酰胺( b ) 的合成2 7 3 2 2 3n 一( 2 丙氧基。4 氨基) 苯基甲磺酰胺( c ) 的合成2 7 3 2 2 4n ( 2 丙氧基4 溴乙酰氨基) 苯基甲磺酰胺( n s p ，d ) 的合成2 7 3 2 2 5 n 【2 正丙氧基4 ( 1 ( 2 ，2 二吡啶甲基) 胺基) 乙酰胺基】苯基甲磺酰胺 ( n s p p a ，e ) 的合成2 8 3 3 中间体及n s p p a 的结构表征2 8 3 3 1 2 丙氧基4 硝基苯胺( a ) 的表征2 8 3 3 2n ( 2 丙氧基4 硝基) 苯基甲磺酰胺( b ) 的表征3 0 3 3 3n ( 2 丙氧基4 氨基) 苯基甲磺酰胺( c ) 的表征3 3 3 3 4n ( 2 丙氧基4 溴乙酰氨基) 苯基甲磺酰胺( n s p ，d ) 的表征3 3 3 3 5 n 【2 正丙氧基- 4 ( 1 ( 2 ，2 二吡啶甲基) 胺基) 乙酰胺基】苯基甲磺酰胺 ( n s p p ：a ，e ) 的表征3 6 3 49 9 m t c ( c o ) 3 - n s p p a 的制备3 9 3 4 1 9 9 r o t c ( h 2 0 ) 3 ( c o ) 3 1 + 的制备3 9 3 4 2 9 9 m t c ( c 0 ) 3 - n s p p a 的制备3 9 3 4 3 t c ( h 2 0 ) 3 ( c o ) 3 】+ 及咖t c ( c 0 ) 3 - n s p p a 的放化纯度测定3 9 3 5 本章小结4 3 第四章结论4 5 t i 目录 致谢4 7 参考文献。4 9 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文5 3 i i i 江南大学硕士学位论文 i v 第一章绪论 1 1 常用医学影像诊断技术 第一章绪论 随着人类科学技术的进步，对疾病的诊断治疗技术也在日益发展，从传统的望、闻、 问、切到现代的仪器辅助诊断治疗，在医学领域里经历了一个漫长的过程。尤其在现代 医学影像诊断技术方面，伴随着科学技术突飞猛进的发展更是取得了突破性的飞跃。出 现了核磁共振成像( n m 砒) 、计算机x 射线断层扫描( c t ) 、超声波( b 超、彩色多 普勒超声等) 及核医学等几大医学影像诊断技术【l 】。同时，随着图像融合技术的发展， 出现了c t - n m r i 2 】及e c t ( 发射型计算机体层扫描仪) c t i 3 】等多项图像融合技术的研 究。为当今的医疗诊断技术提供了诸多便利条件，极大提高了人类对疾病的诊断效果。 1 1 1 超声波 超声波是频率高于2 0 0 0 赫兹的声波，方向性好，穿透能力强，广泛应用于医学、 工业、军事、农业等领域。 医学中的超声波影像诊断技术是将超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时发 生反射、折射或多普勒效应等现象，导致声能衰减，由于人体内各种组织器官形态结构 的差异致使其通过不同组织器官后产生的吸收衰减也各不相同。超声诊断方法就是根据 这些反射信号的强弱、多少及分布规律来发现疾病、作出提示【4 】。 自从1 9 4 2 年超声技术被应用于医学领域以来，超声诊断技术就逐渐成为医学诊断 领域里的主要检测方法之一，广泛应用于临床中的外科、妇科及美容等领域。超声技术 根据诊断方法的不同，可以分为a 型、b 型、m 型及d 型四种形式。这四种形式的超 声波诊断技术因穿透技术及组织定征等条件的不同在临床医学不同领域各自发挥其不 同作用。其中b 型超声波诊断技术因其能对畸形、结石及其他局部结构发生明显形态改 变的疾病作出有效、精准的诊断而成为应用最广、影响最大的一类超声诊断技术。 1 1 2 计算机x 射线断层扫描技术( c t ) 计算机x 射线断层扫描技术( c o m p u t e dt o m o g r a p h y ，c t ) 是根据人体不同组 织对x 射线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高且能发射x 射线的仪器对人 体某一具有一定厚度的部位进行层面扫描，然后将扫描所获取的数据输入计算机， 经计算机处理后得出人体被检查部位的断面或立体图像，从而检查和分析人体器 官及组织是否发生病变。 1 8 9 5 年，德国物理学家伦琴首先发现了x 射线。之后，英国的亨斯费尔德于 1 9 6 8 年首次在专利中申请了c t 技术，且于1 9 7 1 年制作出了可以对人脑进行c t 扫描的仪器，并因此与美国物理学家考马克共同获得了1 9 7 9 年的诺贝尔医学奖。 c t 图像是用不同的灰度来反映器官和组织对x 射线的吸收程度。它是将传统 江南大学硕士学位论文 x 线检查方法与计算机技术结合起来的一项新型医学影像诊断技术，在临床医学 中被广泛地应用于对人体头颈部、胸部、腹部及盆部等部位的诊断。 1 1 3 核磁共振成像( n m r i ) 核磁共振成像( n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ，n m r i ) 是磁矩不为零的原子 核在外磁场作用下自旋能级发生跃迁，共振吸收某一定频率的辐射的物理过程。核磁共 振成像技术是利用核磁共振现象获取人体内部结构信息的技术。 1 9 4 6 年美国的布洛赫和玻塞尔各自独立发现了核磁共振现象，并因此获得了1 9 5 2 年的诺贝尔物理学奖。随后，美国的达曼迪安于1 9 7 4 年获得了核磁共振成像技术的专 利，即利用磁共振激发选出处于高能态的人体组织原子核，之后去除高频电磁场，当这 些原子核返回平衡状态时就会产生射频脉冲信号，利用探测器检测这些信号并输入计算 机处理转换，最终得到核磁共振图像。这项发明之后，又先后出现了人体全身核磁共振 成像及核磁共振扫描设备。 早期的核磁共振技术主要用于对原子核的结构和性质研究，如测量核磁矩及核自旋 等，后来广泛应用于分子组成、结构分析、病理分析及医疗诊断等方面，到8 0 年代初 期被应用于临床【5 】。直至今天，核磁共振成像技术已在物理、化学、医学及生命科学等 领域得到广泛应用。尤其是在医学领域，因其提供的图像清晰、精细、分辨率高、对比 度好，不会产生伪影，对机体没有不良影响，甚至能进行定量分析，对软组织层次显示 的图像很好，尤其适用于对中枢神经系统( 脑部) 及心肌【6 】等脏器部位的诊断，已成为 临床普遍应用的影像诊断技术。 1 1 4 核医学 核医学，又称原子医学，是采用核技术来诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科。 核医学是核技术、电子技术、计算机技术、化学、物理和生物学等现代科学技术与医学 相结合的产物；是研究放射性同位素、由加速器产生的射线束及放射性同位素产生 的核辐射在医学上的应用。 核医学可分为基础核医学和临床核医学两类。前者是利用核技术探索生命现象的本 质和物质变化规律，其研究内容主要包括标记、示踪、衰变测量、活化分析和体外放射 分析等，后者是利用开放性核素诊断和治疗疾病的临床医学学科，与临床各科紧密结合 并互相渗透。 1 1 4 1 核医学研究进展 核医学领域的创始人h e v e s y 早在1 9 1 3 年就将放射性元素在化学及物理学中用作示 踪剂，之后他又陆续做了许多关于这方面的研究( 先后进行了2 1 2 p b 在豆类植物中的生 物示踪试验、氘用作于人体中的稳定性核素、3 2 p 用于生物示踪实验以及中子活化分析 方法) 。因其开创性的贡献获得了1 9 4 3 年的诺贝尔化学奖，并因此被誉为“基础核医学 2 第一章绪论 之父 。临床核医学的创始人是布卢姆加特，他在1 9 2 4 年将氡气注入外周血管中， 通过体外探测放射性观察血流速度。 早期的核医学研究主要侧重于放射性核素的示踪试验，即同位素示踪技术。 该技术一方面是利用放射性同位素不断地放出射线的性质，通过核探测器追踪它 在体内或体外的数量、位置及变化等；另一方面是利用稳定性核素与普通相应同 位素的质量差，通过气象色谱仪、质谱仪或核磁共振分析仪等来测定稳定性核素 的物理性质。这两种示踪技术尤其是前者被广泛应用于医学、生命科学及化学等 领域的研究。 随着核技术和电子技术以及计算机技术等现代科学技术的发展，核医学研究 有了突飞猛进的发展。成果比较显著的就是7 0 年代以来单光子发射计算机断层技 术( s p e c t ) 和正电子发射计算机断层技术( p e t ) 的出现。尤其是将这两项技术 与c t 及核磁共振等医学影像技术联合之后，在医学上对于疾病的早诊断、早治疗 起到极其重要的作用。 近几年来，随着加速器和反应堆等同位素生产方法的建立，核医学领域不断 有了新的发展。尤其是在放射性药物合成及药理学研究应用方面，为核医学的研 究增添了许多新的内容。 1 1 4 2 核医学研究特点 核医学影像诊断方法具有安全、简便、灵敏、无痛、无创、及方便价廉等优点。 用途相当广泛，几乎可用于对所有组织、器官或系统的功能检查。常用于体内脏器 显像、脏器功能测定及体外放射分析等的同位素诊断。 在医疗上，核医学主要侧重于对疾病的诊断、治疗和医学科学研究；在药学 上，核医学则是从药物作用原理、药物活性测定、药物分析和药物辐射消毒等方 面进行研究。 临床核医学与c t 、n m r i 、超声等均属于影像学研究。但核医学是以脏器对某一显 像剂的摄取功能不同而显示其功能和结构异常，与超声波、c t 及n m 等发现脏器的 结构异常情况而不刚7 1 。核医学影像技术属于功能显像，只有将其与c t 及n m r i 等其 它医学影像诊断技术结合起来，才能达到结构显像效果。从而提供机体明显结构病变部 位的形态学信息及早期、细微的局部结构部位变化，从分子水平上对疾病进行早期显像 诊断。 1 1 4 3 核医学常用仪器 常用检测仪器有丫计数器、活度计、液体闪烁计数器及污染、剂量检测仪等 常用功能仪器有甲状腺功能测定仪、心功能仪、肾图仪及局部血流测定仪等 常用显像仪器有y 照相机、单光子发射计算机断层扫描仪( s p e c t ) 、正电子发射计 算机断层扫描仪( p e t ) 以及这些仪器与c t 联用的医学显像仪器等 3 江南大学硕士学位论文 总之，随着现代科学技术的发展，核医学显像诊断技术也日益更新。因其对疾病 独特的早诊断、早治疗、无痛及无创伤等优点，与超声波、c t 、n m r i 及光学等现代显 像诊断技术互相渗透、互相补充、有机结合，共同为减少疾病对人类健康的威胁做贡献。 1 1 4 4 核医学常用核素 1 9 世纪末，放射性现象的发现奠定了人类研究放射性核素的基础。1 9 1 2 年，第一 个稳定的同位素氖2 2 被发现，发展到今天，已经被人类发现或人工合成的放射性同位 素已超过1 5 0 0 多种。在已有的1 0 9 种元素中，每种元素都有放射性同位素。 早在1 9 1 3 年，h e v e s y 就将放射性元素用作示踪剂。1 9 3 5 年，c h i e w i t zo 【8 】等人首 次将3 2 p 用于动物体中进行放射性示踪研究。至2 0 世纪中期，放射性核素已被广泛应用 于对人体中代谢和清除的研究。 至目前为止，应用较多的放射性核素已超过5 0 多种，包括1 1 c 、1 8 f 、3 2 p 、t c 、 1 2 5 i 、1 3 1 i 等。其中1 1 c 及1 8 f 等要借助于正电子发射计算机断层扫描仪来显像，1 8 f 及1 1 c 属于正电子核素显像【9 1 。3 2 p 、9 9 m t c 、1 2 5 i 及1 3 1 i 等则是借助于单光子发射计算机断层扫 描仪显像，属于单光子核素显像。这些常用放射性核素因其各自的生产成本、半衰期、 显像效果及对人体危害程度不同各有优缺。以下简单介绍几种常用放射性核素。 1 3 1 i ( 半衰期8 天) 广泛应用于对甲状腺癌治疗及肝功能失常的治疗 3 2 p ( 半衰期1 4 天) 多用于红细胞增多症的研究 1 8 f ( 半衰期l l o 分钟) 用于各种癌症的检测和监视治疗 1 1 c ( 半衰期2 0 4 分钟) 用于心肌、脑及受体等的显像 9 9 m t e ( 半衰期6 小时) 常用于骨骼、心肌、甲状腺、大脑、肺等诸多脏器的研究， 是核医学中应用比较多的一种同位素 1 1 4 5 核素孵m t c 研究特点 9 9 m t c 是目前人体中应用比较成熟的一种放射性核素，只发射丫射线，不发射p 射 线，半衰期为6 小时，生产简单，成本较低。因其能与具有特殊结构的化合物络合形成 稳定的络合物，被应用于临床已达3 0 多年。 9 帅t c 可以与具有p c p 、p n p 、p o p 等化学键的两分子物质络合，形成一个被 9 9 m t e 连接的双分子络合物( 图1 1 a ) 。该项研究已在1 9 7 3 年被s u b r 撇a n i a n l l o j 等证实， 并且成功合成出了9 9 m t c 标记的亚甲基双膦酸盐( 咖t c m d p ) ，该物质是目前临床应用 最广泛的放射性骨显像剂，但是该药物在人体内注射3 4 小时后显像，延长病人等待时 间，并且由于咖t c 放置时间久会发生衰变，导致能量衰减，不利于临床使用。期待开 发出一种新的、在人体内显像比较快的骨显像剂。 另外，咖t c 也可以与特有的二硫二氮双功能螫合基团螯合，形成螯合物( 图1 1 - b ) 。 关于这类化合物的研究国内外已有多方面的报导【l 卜 j 。 除此之外，n a 9 9 n l t c 0 4 还可以通过结构修饰，得到一个具有羰基锝核心的物质【9 9 m t c 4 第一章绪论 米一r r 2 凡 广 h n 。n h s hh s r n a 辨m t c 0 4 占n b 骘 r 必1h 拶l s s b 图1 - 1 咖1 t c 的几种螯合物结构 f i g u r e1 - 1s e v e r a lc h e l a t es t r u c t u r eo f9 9 m t e 1 2 立题依据与研究内容 1 2 1 立题依据 c 本论文首先借助药物合成手段制备出两种具有不同药理作用的化合物。然后用同 位素标记这两种化合物得到两种放射性核素标记物，以期使这两种标记物能够成为潜在 的s p e c t 显像剂，应用于后期的动物实验及药理学研究中。 这两种化合物一种属于基础研究与临床应用比较多的双膦酸盐类物质，一种是目 前研究比较少但研究潜力比较大的苯基甲磺酰胺类化合物。 双膦酸盐类药物主要作用于骨骼，其对矿质化骨骼中的羟基磷灰石具有高度亲和 力，可以抑制骨细胞对骨质的再吸收，降低骨质流失，是治疗骨质疏松、骨质流失及癌 症骨转移疾病的重要药物。首次合成于1 9 世纪，作为临床药物使用起源于2 0 世纪6 0 年代，系统开发始于2 0 世纪8 0 年代中驯1 8 】，发展到今天经历了三代双膦酸盐类药物， 第一代以依替膦酸盐类为代表；第二代是以帕米膦酸二钠为代表的含氮双膦酸盐，该类 江南大学硕士学位论文 药物抑制骨吸收、治疗骨质疏松的作用优于第一代药物；第三代是以含氮和杂环结构的 唑来膦酸和含氮不含环状结构的伊班膦酸为代表，这代药物在疗效和作用强度方面都比 前两代药物有了明显提高，而且相比于前两代药物具有副作用小的优点【l 叭。尤其是唑来 膦酸盐类药物，因其能特异性地作用于骨骼，增加骨密度，对于癌症骨转移疾病及恶 性肿瘤引起的高钙血症有突出疗效【2 例。 目前，双膦酸盐类药物已经被广泛应用于临床。主要用于骨质疏松、骨质流 失、癌症骨转移的治疗，还可以间接与直接地作用于其他癌症( 如乳腺癌等) ，降 低癌症复发率。 如前所述，9 帅t c m d p 虽然已被临床广泛应用，但由于其在人体内显像较慢，延 长病人等待时间及降低9 9 m t c 能量等不足，有待进一步研究出性能更好的骨显像剂。本 研究就是在原有项目 2 1 - 2 7 】基础上进行拓展研究，以4 甲基咪唑为原料，合成出一种唑 来膦酸的衍生物1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( m 4 i d p ) 。之后 将该化合物用n a 9 9 m t c 0 4 在还原剂存在下进行反应，得到标记物9 9 1 1 1 t c m 4 i d p ，为后期 该化合物的动物实验研究及药理学实验研究奠定基础。 另一方面，关于苯基甲磺酰胺类化合物的合成方法国内外已有多项报导，但是被开 发应用于临床上的药物尚少，目前应用比较多的药物主要有非甾体抗炎药尼美舒利和抗 肿瘤药n s 3 9 8 等。尤其是用放射性核素咖t c 标记苯基甲磺酰胺类化合物制备成放射性药 物，用于乳腺癌的早期诊断，尚未见报道。这类药物因其独特的苯基甲磺酰胺结构而具 有特异性的c o x 一2 抑制剂的作用【2 引，从而能够抑制乳腺癌细胞中芳香酶的水平，有待开 发成为一类能够特异性地作用于乳腺癌的药物。但是按照肿瘤的三级预防原则( 病因预 防、筛查或普查、进展期病例的根治) ，其二级预防筛查或普查尤为重要，能够做到早诊 断将会对于控制癌症的发生和发展起到关键性的作用。因此，要做到及时和有效治疗乳 腺癌、降低乳腺癌患者的发生及死亡率、延长生存周期、维护人类身体健康，对乳腺癌 早期诊治药物的研究就成为研究的关键。 单一的苯基甲磺酰胺化合物并不具备诊断乳腺癌的功能，只是从药理方面显示对 乳腺癌细胞中芳香酶的含量有抑制作用，并不能从形象的形态学层面显示具体的药物作 用效果。因此，期待找到一个能够帮助苯基甲磺酰胺类物质具备显像功能的基团。用该 基团对苯基甲磺酰胺进行结构修饰，可以得到一个借助仪器能够显像的苯基甲磺酰胺类 物质的衍生物。 本研究就是以2 氨基5 硝基苯酚为原料，在合成出n ( 2 丙氧基4 硝基) 苯基甲 磺酰胺的基础上，用一个具有三齿结构的双功能联接n t 2 9 - 3 4 1 对其进行结构修饰，得到化 合物n 2 正丙氧基- 4 ( 1 ( 2 ，2 二吡啶甲基) 胺基) 乙酰胺基 苯基甲磺酰胺( n s p p a ) 。 因三齿结构能够与9 9 m t e ( c o ) 3 螯合，具有潜在的核医学显像功能，那么被三齿结构 修饰的苯基甲磺酰胺化合物不仅具有潜在的抗乳腺癌作用，还可能应用于之后的蜘t c ( c o ) 3 标记研究中，成为潜在的s p e c t 显像剂。 6 第一章绪论 1 2 2 研究内容 本研究中的两种化合物均属于基金研究项目中的内容： 其中9 9 m t e 1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( 蜘t c m 4 i d p ) 属于国家自然科学基金( n o 2 0 8 0 1 0 2 4 ) 、江苏省自然科学基金( n o b k 2 0 0 9 0 7 7 ) 及吴阶平 医学基金( n o 3 2 0 6 7 5 0 0 8 0 5 6 ) 研究项目；而t c ( c o ) 3 - n - 2 正丙氧基- 4 一( 1 - ( 2 ，2 一 二吡啶甲基) 胺基) 乙酰胺基】苯基甲磺酰胺( 9 9 m t c ( c o ) 3 - n s p p a ) 属于国家自然科 学基金( 2 1 0 0 1 0 5 5 ) 及江苏省卫生厅项目( h 2 0 0 9 6 3 ) 。 主要研究内容涉及以下四个方面： 1 m a l d p 的合成 2 9 9 m t c m 4 i d p 的制备 3 n s p p a 的合成 4 9 9 m t e ( c o ) 3 - n s p p a 的制备 7 江南大学硕士学位论文 8 第二章蛳叮c m 4 i d p 的制各 第二章9 9 m t c m 4 i d p 雌i 备 2 1 双膦酸药物研究进展 双膦酸盐类药物主要通过抑制破骨细胞介导的骨吸收发挥抗骨折、抗骨质疏松等 作用。自2 0 世纪6 0 年代双膦酸盐类药物首次应用于临床以来，至目前为止已经经历了 三代药物的发展。 第一代以依替膦酸盐为代表，被临床应用于治疗变形性骨炎达2 0 多年之久，因疗 效差且毒副作用大，已逐渐减少使用。 第二代是以氯膦酸盐和帕米膦酸盐为代表。其中氯膦酸盐被用作治疗肿瘤转移性 骨破坏疾病约8 年之久，而帕米膦酸盐则是代替依替膦酸盐刚上市4 年多，但其抑制骨 吸收、治疗骨质疏松症的作用大大优于氯膦酸盐。 第三代是以含氮和杂环结构的唑来膦酸盐和含氮不含环状结构的伊班膦酸盐为代 表。这代药物在疗效和作用强度方面都比前两代药物有了明显提高，尤其是唑来膦酸盐 类药物，因其能特异性地作用于骨骼，有良好的安全性及有效的抗骨溶解作用，对于 癌症骨转移疾病及恶性肿瘤引起的高钙血症有显著疗效。 截止目前，双膦酸盐类药物在临床上已经被广泛应用于对骨质疏松、骨质流失、 变形性骨炎、癌症骨转移及降低乳腺癌复发率等疾病【3 5 羽】的治疗，尤其是在研究骨质疏 松症方面，成为研究最全面、疗效最确切、应用最广泛的一类药物。 唑来膦酸是继帕米膦酸二钠之后的第三代双膦酸盐。其最早是由瑞士的n o v a r t i s 公司开发，2 0 0 0 年在加拿大首次上市【3 8 】，目前已在8 0 多个国家广泛应用。唑来膦酸是 一种强力的骨吸收抑制剂【3 9 - 4 0 1 ，主要通过抑制破骨细胞形成及破骨细胞的介导骨吸收来 起作用【4 1 1 ，对于癌症骨转移患者及恶性肿瘤引起的高钙血症患者的治疗有突出疗效。 本研究中的1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( m 4 i d p ) 属于唑 来膦酸的衍生物。 2 2m 4 i d p 的合成 本研究中的m 4 i d p 就是在原有研究项目1 2 1 - 2 7 1 的基础上，以4 甲基咪唑为原料，经n 烷基化反应、酯水解反应和磷酸酰化反应得到目标产物m 4 i d p 。n 烷基化反应中可以用 溴代烷基酸乙酯类引入一个具有不同c 链长度的酯，再将该酯基水解成为羧酸，进而用 磷酸酰化羧酸基得到目标产物双磷酸。因引入溴代烷基酸乙酯中烷基链的长度不同而得 到不同c 链长度的双磷酸。本研究中引入了一个溴乙酸乙酯，得到1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( m 4 i d p ) 。 9 江南大学硕士学位论文 2 2 1m 4 i d p 的合成路线 具体合成路线示于下图2 1 ： 2 2 2 实验试剂与仪器 2 2 2 1 实验试剂 鬯未辽h r l l 图2 - 1m 4 i d p 的合成路线 f i g u r e2 - 1 t h es y n t h e t i cr o u t eo fm 4 m p 1 0 o w d a c 一蚴 z - h a错 世 n 掺 燃h 第二章蜘1 t c m 。i d p 的制备 2 2 2 2 实验仪器 2 2 3 实验方法 2 2 3 1 1 羟基一2 一( 4 - 甲基i h 咪唑1 一基) 乙酸乙酯( ) 的合成 在1 5 0m l 的三口烧瓶中加入4 甲基咪唑( i ) ( 8 2g ，0 1m 0 1 ) 、k o h ( 8 4g ，0 1 5 m 0 1 ) 、k 2 c 0 3 ( 1 3 8g ，o 1m 0 1 ) 、四丁基溴化铵( 0 7g ，2m m 0 1 ) 和c h 2 c 1 2 ( 7 5m l ) 。 室温搅拌3 0m i n 后，将溴乙酸乙酯( 1 1 2m l ，0 1m 0 1 ) 缓慢滴加入其中，回流反应8 1 1 后过滤，滤饼用c h 2 c 1 2 ( 4 0m l ) 洗涤两次，滤液用饱和n a c l 溶液( 1 5 0m l ) 洗涤， 分层，有机相用无水n a 2 s 0 4 干燥，蒸馏除去溶剂，得到1 0 6g 棕褐色粘稠液体，即卜 羟基一2 ( 4 一甲基1 h - 咪唑1 基) 乙酸乙酯( i i ) 。 2 2 3 2 1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙酸( ) 的合成 在2 5 0m l 三口烧瓶中加入上步所得( i i ) ( 8 4g ，0 0 5m 0 1 ) 、蒸馏水( 1 0 0m l ) 和浓盐酸( 1m l ) ，加热回流反应8h 。加入2g 活性炭回流脱色3 0m i n ，之后热过滤得 浅褐色水溶液，蒸馏去除溶剂得浅褐色粘稠状液体，加入丙酮，搅拌后有固体析出，抽 滤，干燥，之后用异丙醇重结晶，得到白色固体6 1g ( 产率：5 4 8 ) ，即卜羟基一2 ( 4 江南大学硕士学位论文 甲基1 h 咪唑1 基) 乙酸( i i i ) 。 2 2 3 31 羟基- 2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( ) ( m 4 i d p ) 的合成 在2 5 0m l 的三口烧瓶中加入上步所得( ) ( 5 6g ，0 0 4m 0 1 ) ，氯苯( 4 0m l ) 和 8 5 ( 质量分数) 的h 3 p 0 4 ( 8m l ) ，混匀。混合物加热至1 0 0 ( 2 搅拌反应3 0m i n ，后将 温度降至6 5 ( 2 时缓慢滴加1 0 4m l 三氯化磷( 约3 0m i n 滴加完毕) ，继续升温至1 0 0 。c ， 反应3h ，冷却，加入5 0m l9m o l l 的盐酸回流反应6h ，冷却，将反应液倒入冷乙醇 中，有固体析出，抽滤，干燥，用水重结晶，得白色固体3 4g ( 产率：2 9 7 ) ，即l 一 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( i v ) 。 2 3 中间体及m 4 i d p 的结构表征 中间体及目标化合物m 4 i d p 经熔点测定、元素分析、红外、电喷雾质谱和核磁共 振氢谱等方法进行结构鉴定，确定为所要化合物。 2 3 1 1 羟基2 ( 4 甲基1 h 咪唑- 1 一基) 乙酸( ) 的表征 性状：白色固体 熔点：1 5 3 1 5 6o c 元素分析：分析结果如表2 1 所示，可以看出元素分析结果的实验值与计算值基本一 致。 表2 - 1 化合物n l ( c 6 h 8 n 2 0 2 ) 的元素分析表 t a b l e2 - 1t h ee l e m e n t a la n a l y s i so fc o m p o u n d ( c 6 h s n 2 0 2 ) 结果 chn 计算值( ) 5 1 4 25 7 51 9 9 9 实验值( ) 51 3 85 6 71 9 9 9 红外光谱分析：采用k b r 压片，分辨率4 c m ，扫描次数3 2 。结果如图2 2 所示， 其中：3 4 1 9 7 6c m 1 处峰为羧酸的o h 伸缩振动吸收峰，3 1 3 2 0 1c m d 处为不饱和c h 的 伸缩振动峰，2 9 7 5 9 7c m 1 为饱和c h 的伸缩振动吸收峰，1 7 1 9 9 6c m d 为c = o 的伸缩 振动吸收峰，1 6 2 1 1 1e m 1 为c = c 的伸缩振动吸收峰，1 4 5 5 4 3c m 1 和1 3 8 1 4 4c m l 为 c h 的变形振动吸收峰，1 2 2 4 9 7c m d 为c - n 的伸缩振动吸收峰。 1 2 第二章蜘可c m 4 i d p 的制备 w a e n u m b e r s ( c m 1 ) 图2 - 2 化合物的红外图谱 f i g u r e2 - 2 i rs p e c t r ao fc o m p o u n d 质谱分析：化合物i i i 的质谱分析结果如图2 3 所示，其中m z2 7 9 的峰为2 m h 。离 子峰，m z1 3 9 的峰是m h 。离子峰，验证了所得化合物的分子量为1 4 0 ，与化合物1 1 1 分 子量一致。 0 9 0 6 1 5 - 21 5 ( 0 5 2 7 ) 1 ：t o fm se s l c o o h 1 1 3 0 1 8 3 i 0 2 7 9 2 lii 6 3 e 3 1 2 01 4 01 6 01 8 02 0 02 2 02 4 02 6 0 2 8 03 0 0 3 2 0 3 4 0 图2 - 3 化合物的质谱图 f i g u r e2 - 3 m so fc o m p o u n d 1 h - n m r 分析：核磁共振氢谱是以d m s o 为溶剂测定化合物的，化合物i i i 的1 h - n m r 数据分析如表2 2 所示。 1 3 江南大学硕士学位论文 表2 - 2 化合物的1 h n m r 分析 t a b l e2 - 21 h n m ra n a l y s i so fc o m p o u n d 酗( p p m ) 峰形峰面积比相应氢的位置 9 0 6s1 c h 血g 7 4 5 s1 c h 岫 5 1 4 s 2c i - - b c o o h 2 2 2s3c 出 2 3 2 1 羟基2 ( 4 甲基i h 咪唑1 基) 乙烷1 ，1 双膦酸( ) 的表征 性状：白色固体 熔点：2 2 7 2 3 1o c 元素分析：元素分析计算值和实测值如表2 3 所示，由表可知实验值与计算值基本 一致。 表2 - 3 化合物( c 6 h 1 2 n 2 0 7 p z ) 的元素分析表 t a b l e2 - 3t h ee l e m e n t a la n a l y s i so fc o m p o u n di v ( c 6 h 1 2 n 2 0 7 p 2 ) 结果 chn 计算值( ) 2 5 194 2 3 9 7 9 实验值( ) 2 5 1 94 1 89 8 3 红外光谱分析：采用k b r 压片，结果如图2 4 所示，其中：3 1 4 7 0 8c m 。1 为不饱和 c h 的伸缩振动吸收峰，3 5 0 0 2 6 0 0c m 。1 处的宽峰为o h 的伸缩振动吸收峰，这一宽峰 将饱和c h 的伸缩振动吸收峰覆盖，1 6 2 9 8 1c m 1 处为c = c 的伸缩振动吸收峰， 11 6 3 7 1 c m 。1 处为p = o 的伸缩振动吸收峰。 1 4 第二章蛳t c m 。i d p 的制各 奎 4 咖3 0 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 05 0 0 w a v e n u m b e r s ( c m - 1 ) 图2 4 化合物的红外图谱 f i g u r e2 - 41 1 1s p e c t r ao fc o m p o u n di