BE1024388B1 - Procede pour la preparation d'analogues de nitroimidazole a base de nucleoside radiomarques - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour la production d'analogues de 2-nitroimidazole à base de nucléoside radiomarqués dans une solution, comprenant : (i) le marquage d'un composé précurseur de 2-nitroimidazole à base de nucléoside protégé avec un radionucléide de courte période au moyen d'une substitution nucléophile ; (ii) la déprotection du composé radiomarqué obtenu à l'étape (i) au moyen d'une hydrolyse alcaline ; (iii) la purification du composé radiomarqué déprotégé obtenu à l'étape (ii) par purification chromatographique HPLC ou purification SPE ; (iv) la formulation finale du composé radiomarqué déprotégé purifié obtenu dans l'étape (iii) dans une solution.

Description

(73) Titulaire(s) :

TRASIS S.A. 4000, LIEGE Belgique (72) Inventeur(s) :

MORELLE Jean-Luc 4000 LIEGE Belgique

OTABASHI Muhammad 4000 LIEGE Belgique

PHILIPPART Gauthier 4280 AVI N Belgique

VERGOTE Thomas 1350 MARILLES Belgique (54) PROCEDE POUR LA PREPARATION D'ANALOGUES DE NITROIMIDAZOLE A BASE DE NUCLEOSIDE RADIOMARQUES (57) La présente invention concerne un procédé pour la production d'analogues de 2-nitroimidazole à base de nucléoside radiomarqués dans une solution, comprenant : (i) le marquage d'un composé précurseur de 2-nitroimidazole à base de nucléoside protégé avec un radionucléide de courte période au moyen d'une substitution nucléophile ; (ii) la déprotection du composé radiomarqué obtenu à l'étape (i) au moyen d'une hydrolyse alcaline ; (iii) la purification du composé radiomarqué déprotégé obtenu à l'étape (ii) par purification chromatographique HPLC ou purification SPE ; (iv) la formulation finale du composé radiomarqué déprotégé purifié obtenu dans l'étape (iii) dans une solution.

BREVET D'INVENTION BELGE

SPF Economie, PME, Classes Moyennes & Energie

Numéro de publication : 1024388 Numéro de dépôt : BE2016/5903

Office de la Propriété intellectuelle Classification Internationale : A61K 51/04 C07B 59/00 A61K 101/02 Date de délivrance : 12/02/2018

Le Ministre de l'Economie,

Vu la Convention de Paris du 20 mars 1883 pour la Protection de la propriété industrielle ;

Vu la loi du 28 mars 1984 sur les brevets d'invention, l'article 22, pour les demandes de brevet introduites avant le 22 septembre 2014 ;

Vu le Titre 1er “Brevets d’invention” du Livre XI du Code de droit économique, l'article XI.24, pour les demandes de brevet introduites à partir du 22 septembre 2014 ;

Vu l'arrêté royal du 2 décembre 1986 relatif à la demande, à la délivrance et au maintien en vigueur des brevets d'invention, l'article 28 ;

Vu la demande de brevet d'invention reçue par l'Office de la Propriété intellectuelle en date du 06/12/2016.

Considérant que pour les demandes de brevet tombant dans le champ d'application du Titre 1er, du Livre XI du Code de Droit économique (ci-après CDE), conformément à l'article XI. 19, §4, alinéa 2, du CDE, si la demande de brevet a fait l'objet d'un rapport de recherche mentionnant un défaut d'unité d'invention au sens du §ler de l'article XI.19 précité et dans le cas où le demandeur n'effectue ni une limitation de sa demande ni un dépôt d'une demande divisionnaire conformément aux résultats du rapport de recherche, le brevet délivré sera limité aux revendications pour lesquelles le rapport de recherche a été établi.

Arrête :

Article premier. - Il est délivré à

TRASIS S.A., Allée du VI Août, Bâtiment B6a, 4000 LIEGE Belgique;

représenté par

PRONOVEM - Office Van Malderen, Parc d'affaires Zénobe Gramme (bât. K) - Square des Conduites d'eau 1-2, 4020, LIEGE;

un brevet d'invention belge d'une durée de 20 ans, sous réserve du paiement des taxes annuelles visées à l’article XI.48, §1 du Code de droit économique, pour : PROCEDE POUR LA PREPARATION

D'ANALOGUES DE NITROIMIDAZOLE A BASE DE NUCLEOSIDE RADIOMARQUES.

INVENTEUR(S) :

MORELLE Jean-Luc, Avenue des Ormes 15, 4000, LIEGE;

OTABASHI Muhammad, Rue Georges Antoine 12, 4000, LIEGE;

PHILIPPART Gauthier, Rue d'Atrive 49, 4280, AVIN;

VERGOTE Thomas, Rue du Village 87, 1350, MARILLES;

PRIORITE(S) :

07/12/2015 EP 15198187.5;

DIVISION :

divisé de la demande de base : date de dépôt de la demande de base :

Article 2. - Ce brevet est délivré sans examen préalable de la brevetabilité de l'invention, sans garantie du mérite de l'invention ou de l'exactitude de la description de celle-ci et aux risques et périls du (des) demandeur(s).

Bruxelles, le 12/02/2018, Par délégation spéciale :

BE2016/5903

PROCEDE POUR LA PREPARATION D’ANALOGUES DE NITROIMIDAZOLE A

BASE DE NUCLEOSIDE RADSOMARQUES

Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne un procédé pour la production d'analogues de 2-nitroimidazoIe à base de nucleoside radiomarqués dans une solution injectable.

Arrière-pian de ia technique Tomographie par émission de positons [0002] La tomographie par émission de positons (PET) est un procédé d'imagerie pour obtenir des informations moléculaires et biochimiques quantitatives se rapportant à des processus physiologiques dans le corps. Le produit radiopharmaceutique pour PET le plus couramment utilisé de nos jours est [18F]-fluorodésoxyglucose ([18F]-FDG), une molécule de glucose radiomarqué. L'imagerie PET avec du [18Fj-FDG permet de visualiser ie métabolisme du glucose et a une large gamme d'indications cliniques. Parmi ies émetteurs de positons, 18F est ie plus largement utilisé de nos jours en environnement clinique. Du fait de ia pression croissante des règlementations, ies produits radiopharmaceutiques sont de nos jours habituellement préparés sur des composants à usage unique assemblés dans des cassettes prêtes à l'emploi.

Hypoxie d’une tumeur [0003] Dans certains cancers, la croissance cellulaire peut se développer dans des environnements pauvrement vascularisés. Ges environnements qui sont isolés de ia vasculature ou qui sont pauvrement vascularisés peuvent devenir hypoxiques, en étant caractérisés par de faibles niveaux de pO2 tissulaire. L'hypoxie d'une tumeur a longtemps été considérée comme un facteur de pronostic important en oncologie (J.

Dunst et ai., Tumor Volume and tumor hypoxia in head and neck cancers. The amount of the hypoxic volume is important. Strahlenther Onkol. 2003,179:521-526 ; P. Vaupei,

Hypoxia dans cancer : significance and impact on clinical outcome. Cancer Metastasis

Rev. 2007 ; 26 : 225-239).

[0004] Des preuves expérimentales et cliniques ont démontré une relation entre ce phénomène et la probabilité d’une progression maligne, d'une récurrence locale et de métastases distantes (EK. Rofstad, Microenvironment-induced cancer metastasis, tnt J Radiai Biol. 2000 ; 76 : 589-605 ; M. Nordsmark et ai., Prognostic value of tumor oxygenation in 397 head and neck tumors after primary radiation therapy. An international multi-center study. Radioether Oncot. 2005 ; 77 : 18-24).

BE2016/5903 [0005] De plus, les tumeurs hypoxiques sont cliniquement problématiques puisqu'elles sont habituellement résistantes à ia fois à une radiothérapie et/ou à une thérapie cytotoxique, ce qui peut conduire à un échec du traitement et à de mauvais résultats (LB Harrison et al., impact of tumor hypoxia and anemia on radiation therapy outcomes. Oncologist 2005, 77 : 18-24 ; J. Overgaard, Hypoxic radiosensitization : adored and ignored. J Clin Oncol. 2007 ; 25 : 4066-4074).

[0006] Une distribution et des informations quantitatives de la concentration d'oxygène seraient un outil précieux pour améliorer les méthodes de traitement afin de tuer le maximum de cellules tumorales avec des effets secondaires minimaux. Etant donné l'importance de cet aspect, de nombreuses techniques ont été rapportées comme étant utiles pour la détection d'une hypoxie dans des tumeurs (B, Gailez et al,, Assessment of tumor oxygenation by electron paramagnetic resonance : principles and applications, NMR Biomed. 2004 :17: 240-262 ; JL. Tatum et al., Hypoxia : importance in tumor biology, noninvasive measurement by imaging, and value of its measurement in the management of cancer therapy, Int J radiai Biol. 2006 ; 86 : 699-757) ; toutefois, un nombre limité de procédés ont été mis en œuvre en pratique clinique.

PET pour diagnostiquer l’hypoxie d'une tumeur [0007] La tomographie par émission de positons (PET) est l'un des procédés actuellement disponibles pour une application à des humains. Pour l'imagerie d'une hypoxie par PET, il est reconnu que ies 2-nitroimidazoles sont spécifiques des cellules hypoxiques (A. Nunn et ai., Nitroimidazoles and imaging hypoxia. Eur J Nucl Med. 1995 ; 22 : 265-280).

[0008] Ces composés entrent dans les cellules et subissent une succession d'étapes de réduction. En présence d'oxygène, la première étape est réversible ; par conséquent, le nitroimidazole réduit est immédiatement réoxydé et élué hors des tissus. Dans des conditions hypoxiques, ia réoxydation est lente, ce qui permet à une réduction supplémentaire de se produire ; ie composé peut ainsi se lier de manière covalente à des macromoiécules intracellulaires et être retenu à l’intérieur des cellules. Comme il est nécessaire que le système enzymatique réduise et lie le nitroimidazole, ces traceurs ne s'accumulent sélectivement que dans des cellules hypoxiques viables.

[0009] Les autres avantages de la PET sont sa nature non invasive et non toxique ; sa capacité à effectuer des mesures répétées, et les images d'hypoxie globales résultantes en trois dimensions (IN Fleming et ai,, imaging tumour hypoxia with positron emission tomography. British J Cane. 2015 ; 112 : 238-250).

[0010] Divers dérivés de 2-nitroimidazole de première génération, y compris

BE2016/5903 [18F]FMiSO, [18F]FRP-170,(18F]FETNIM, [18F]FETA, et [18F]EF5, ont été développés (Fig.1) (Oh et al·, Fully automated of [18F]fluoromisonidazole using a conventional [18F]FDG module. Nuc! Med Biol. 2005 ; 32 : 899 : 905 ; Ishikawa et al., Automated preparation of hypoxic cell marker [18F]FRP-170 by on-column hydrolysis. Appl Radiat isot. 2005 ; 62 : 705-710 ; Gronroos et al., Pharmacokinetics of [18F]FETNIM: a potential marker for PET. J Nuci Med. 2001 ; 42 : 1397-1404 ; Tewson et al., Synthesis of [18F]fluoroetanidazole : a potential new tracer for imaging hypoxia. Nucl Med Biol. 1997 ; 24 : 755-760 ; Dolbieretal., [18F]-EF5, a marker for PET detection of hypoxia : synthesis of precursor and a new fluorination procedure. Appi. Radiai Isot. 2001 ; 54 : 73-80).

[18F]FMISO a été le premier traceur de PET spécifique d'une hypoxie et, bien qu'il puisse être le traceur le plus fréquemment utilisé à cette fin, son adéquation est limitée en raison d'une lente accumulation spécifique d'une tumeur et d'une élution non spécifique (Krohn et al., Molecular imaging of hypoxia. J Nuci Med. 2008 ; 49 (suppl2) : 129S-148S). [ÖÖ11] Des traceurs de type 2-nitroimidazole de deuxième génération, ayant des caractéristiques différentes de clairance et de caractère hydrophile, ont été développés dans une tentative pour surmonter ces inconvénients, parmi lesquels [18F]HX4 et ie très prometteur 1 -(5-[18F]fluoro-5-désoxy-a-D-arabinofuranosyi)-2-nitroimidazole, [18F]FAZA (Fig.1) (Dubois et al., Preclinical evaluation and validation of [18F]-HX4, a promising hypoxia marker for PET imaging. Prod Natl Acad Sei USA 2011 ; 108 : 146202 0 14625 ; Kumar et al., Microwaved assisted (radio)halogenation of nitroimidazole-based hypoxia marker. Appl Radiat isot. 2002 ; 57 : 697-703 ; Piert et al., Hypoxia-specific tumor imaging with [18F]-fluoroazomycin arabinose. J Nucl Med. 2005 ; 46 : 106-113 ; Postema etal., Initial results of hypoxia imaging using [18F)FAZA. Eur J Nucl Med. 2009 ; 36 : 1565-1573). Comparé à [18FJFMISO, [18F]FAZA présente des rapports tumeur/arrière-plan plus favorables du fait de sa clairance rapide hors du sang et des tissus non cibles.

[0012] Par conséquent, des images de PET à fort contraste d'un captage spécifique d'une hypoxie ont pu être obtenues avec ce produit radiopharmaceutique (Reischl et ai., imaging of tumor hypoxia with [124IJIAZA in comparison with [18F]FMISO and [18F]FAZA-first small animal PET results. J Pharm Pharm Sei. 2007 ; 10 : 203-211). [18F]FAZA est actuellement utilisé cliniquement chez des patients cancéreux humains en tant qu'agent de radiodiagnostic PET pour déterminer le niveau d'hypoxie dans des tumeurs solides et développer de meilleurs plans de traitement {Postema et al·, Hypoxia imaging using [18FJFAZA : the initial results of Phase i/ll study. Eur J Nuci Med Mol

Imaging 2009 ; 36 : 1565-1573 ; Lopci et al., PET radiopharmaceuticals for imaging of tumor hypoxia : a review of the evidence. Am J Nucl Med Mol imaging 2014 ; 4 : 3654

BE2016/5903

384) Structurellement, [18F]FAZA est un 2-nitroimidazole à base de nucléoside (c’est-àdire portant un fragment monosaccharide lié de manière covalente au fragment 2nitroimidazole, Fig.1),

Procédé de synthèse [8813] [18F]FAZA est généralement synthétisé à partir du précurseur disponible dans le commerce S'-tosylate de 2',3'-diacéiyl-AZA en deux étapes (Fig.2). Dans une première étape, [18F]F^_ déplace le groupe partant tosylate dans une réaction de substitution nucléophile à une température élevée, allant de 90 à 120°C, pendant 5 à 10 minutes. Ensuite, ie groupe protecteur acétylé est retiré de l'intermédiaire radiofiuoré par hydrolyse alcaline utilisant une solution de NaOH 0,1 N pendant 3-5 minutes à une température allant de 25 à 5G°C.

[8814] Le pH du mélange réactionnel est ensuite neutralisé par addition de NahkPO 0,4-0,6 M ou de HCl 0,1 N, et tout le mélange est introduit dans un système de purification par HPLC pour une purification chromatographique finale.

[8015] La pureté radlochimîque rapportée est habituellement supérieure à 90 % et les rendements radiochimiques (corrigés pour ia décroissance) pour la synthèse et ia purification sont d'environ 5 à 20 % (temps de réaction environ 50 minutes, y compris la purification) (Patt et al., Preparation of [18F]fluoromisonidazo!e by nucleophilic

0 substitution on THP-protected precursor : yield dependence on reaction parameters. J Radioanal Nucl Chem. 1999 ; 240 : 925-927 ; Nandy etal., Simple, column purification technique for the fully automated radiosynthesis of [18F]fluoroazomycinarabinoside ([18F]FAZA). Applied Radia losot. 2010 ; 68 : 1944-1949 ; Sorger et al., [18F]Fluoroazomycinarabinofuranoside (18FAZA) and [18F]Fluoromisonidazole (18FMISO) : a comparative study of their selective uptake in hypoxic cells and PET imaging in experimental rat tumors. Nucl Med Biol. 2003 ; 30 : 317-326).

[0016] Les demandes cliniques croissantes pour [18FjFAZA (Beck et al., Pretreatment18F-FAZA PET predicts success of hypoxia-directed radiochemotherapy using tirapazamine. J Nucl Med. 2007 ; 48 : 973-980) requièrent le développement d'un procédé de fabrication amélioré et facile pouvant donner ce produit et d'autres produits de cette classe à bon marché et sans beaucoup de complication dans la synthèse. Pour atteindre ces buts, une production habituelle de produit radiopharmaceutique en gros volume requiert des rendements minimaux reproductibles de 65 % (corrigés pour ici décroissance sur une échelle de temps de réaction de 50 minutes, ou non corrigés pour la décroissance de 47 %). Cet objectif n'est actuellement pas atteint.

[8017] Une dégradation thermique et chimique (vers les bases) (principalement par

BE2016/5903 désacétylation (c'est-à-dire une élimination des groupes protecteurs) conduisant à des réactions secondaires non souhaitées) de nucléosides est un phénomène courant (Kumar et al., US 8 969 546 B2). Elle peut conduire à une fluoration médiocre durant la première étape de la synthèse, mais aussi à une dégradation de l'intermédiaire fluoré durant l'étape d'hydrolyse, expliquant le faible rendement obtenu jusqu'à présent.

[8818] [18F]F est habituellement proposé dans une eau enrichie en [180] ([IBOjHiO) directement à partir du cyclotron. L'utilisation d'une cartouche échangeuse d'anions (couramment de type QMA) pour piéger [18F]F et séparer [ISOjFLO nécessite une quantité de base en excès (habituellement K2CO3) pour éluer [18F]F~ depuis la cartouche vers le réacteur. Ce qui conduit à un faible rapport du précurseur à la base (P/B) et donc â de faibles rendements de fluoration (Suehiro et ai., Investigation of the role of the base in the synthesis of [18F]FLT. Appl Radiai isot. 2007 ; 65 : 1350-1358). Hayashi and al. ont étudié le rôle de la base dans ia synthèse de [18F]FAZA en se focalisant uniquement sur ia première étape de ia synthèse, et ils ont trouvé un rapport

P/B optimal de 1,0, en rapportant des rendements corrigés pour la décroissance meilleurs, mais toujours trop faibles, de 40 à 45 % (Hayashi et ai., High-yield automated synthesis of [18F]fluoroazomycin arabinoside ([18F]FAZA) for hypoxia-specific tumor imaging. Applied Radiai isot. 2011 ; 69 : 1007-1013). Ge travail n’a pas tenté d’optimiser ia deuxième étape de la réaction, c'est-à-dire l'hydrolyse alcaline de l’intermédiaire

0 radiofiuoré en présence d’une base.

Problème à résoudre [0019] [18F]FAZA s'avère être l'un des traceurs les plus prometteurs pour l'imagerie de l'hypoxie d'une tumeur. De plus, l'analogue [1241] ([124I]IAZA) est aisément accessible par ia même voie à partir du même précurseur que pour la synthèse de [18F]FAZA, donnant la solution thérapeutique. Toutefois, le trajet de synthèse le plus largement utilisé pour le traceur [18F]FAZA est caractérisé par des rendements trop faibles pour offrir des productions à haut rendement viables et bon marché. Par conséquent, des procédés de synthèse alternatifs ou optimisés sont fortement souhaités.

[002Ö] L'optimisation proposée vise à éviter la dégradation tant du précurseur que de l’intermédiaire fluoré. Ce qui peut être obtenu en combinant un rapport P/B optimal durant la première étape de synthèse avec une optimisation des conditions réactionnelles de la deuxième étape.

3.5

BE2016/5903

But de l'invention [0021] La présente invention vise à mettre en œuvre des synthèses à haut rendement d'analogues de 2-nitroimidazoie à base de nuciéoside radiomarqués, et en particulier de [18F]FAZA, en deux étapes de synthèse à partir d'un précurseur disponible. En d'autres termes, l'invention vise à stabiliser les rendements radiochimiques de ici synthèse radiochimique d’analogues de 2-nitroimidazole à base de nuciéoside marqués au 13F, aisément automatisables en permettant une synthèse monotope avec un rendement élevé.

Résumé de l’invention [6022] La présente invention concerne un procédé pour ia production d'analogues de 2-nitroimidazole à base de nuciéoside radiomarqués, dans une solution prête â injecter, comprenant ies étapes consistant à :

i. marquer un composé précurseur de 2-nitroimidazoie à base de nuciéoside protégé avec un radionucléide de courte période au moyen d'une substitution nuciéophîie ;

ii. déprotéger le composé radiomarqué obtenu à l'étape (i) au moyen d'une hydrolyse alcaline ;

iii. purifier le composé radiomarqué déprotégé obtenu à l'étape {ii) ;

iv. formuler la solution prête à injecter en ajoutant le composé radiomarqué déproîégé purifié obtenu à l’étape (iii) dans une solution injectable (par exemple dans une solution salée à 0,9 %) ;

caractérisé en ce que l'hydrolyse alcaline est effectuée par addition d'une base forte en solution aqueuse suivie d'une neutralisation au moyen d'une solution acide, le temps entre l'addition de la base forte et la neutralisation étant compris entre 30 secondes et 90 secondes.

Conformément à des modes de réalisation particulièrement préférés, ie procédé de l'invention comprend l'une, ou une combinaison convenable de plusieurs, des caractéristiques suivantes :

- l'étape de purification est effectuée par purification par chromatographie HPLC ou purification par extraction en phase solide (SPE) ;

- le précurseur de 2-nitroimidazoie à base de nuciéoside est de formule :

L

ΛΛ

NP.

les * représentant les centres chiraux

V

BE2016/5903 dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un groupe partant tel qu'un halogène, alkyl/aryisulfonyloxy, perfluoroalkylsulfonyloxy, alkyl/aryisulfonyloxy substitué, etc. ; R est un groupe protecteur tel que -acétyle, pivaloyle, -allyle, -aliyloxycarbonyle, -benzyie, -benzyloxycarbonyle, benzyloxyméthyle, -tert-butoxycarbonyle, -tert-butyle, -tert-butyldiméthylsilyle, -tertbutyldiphénylsilyle, -tert-butylméthylsilyle, -chloroacétyle, -diéthylisopropylsilyle, -3,4diméthoxybenzyle, -méthylacétyle, -4-méthoxybenzy!e, -4méthoxybenzyloxyméthyle, -2-méthoxyméthyle, -2-méthoxyéthoxyméthyle, méthylthiométhyle, -4-nitrobenzyloxycarbonyle, -tétrahydropyran-2yle, -hexyldiméthylsilyle, -2,2,2-trichloroéthoxycarbonyie, -triéthyisiiyle, triisopropylsilyle, -triméthylsilyle, -2-(triméthylsilyl)éthoxycarbonyle, ou tripbénylsilyie ;

- le précurseur de 2-nitroimldazole à base de nucléoside est de formule :

les * représentant les centres chiraux, dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un halogène, alkylsulfonyloxy, perfluoroalkylsulfonyloxy, arylsulfonyloxy, alkylsulfonyloxy substitué ou arylsulfonyloxy substitué ; et R est un alkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle, hétérocyclique ;

- ie précurseur de 2-nitroimidazoie à base de nucléoside est de formule :

les * représentant les centres chiraux, dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un halogène, alkylsulfonyloxy, perfluoroalkylsulfonyloxy, arylsulfonyloxy, alkylsulfonyloxy substitué ou arylsulfonyloxy substitué ; et R est un alkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle, hétérocyclique ;

BE2016/5903

- te radionucléide de courte période est 18F ou ie 123/124/125/131 -iode, de préférence 18F ;

- Ie rapport du précurseur à la base durant ici substitution nucléophiie est compris entre 0,8 et 1,2 ;

- la solution aqueuse comprend entre 0,01 et 1 mol/i, de préférence entre 0,1 et 0,5 mol/i, de la base forte, ladite base forte étant de formule X-OH, où X est choisi parmi le groupe constitué de Li, Na et K, et l'hydrolyse est effectuée à une température comprise entre 20 et 40°C ;

- ie rapport du précurseur à la base durant ia substitution nucléophiie est de 1,0, l'étape d'hydrolyse alcaline dure entre 45 secondes et 75 secondes, de préférence 60 secondes, la solution aqueuse comprend 0,1 mol/i de la base forte, ladite base forte étant de formule X-OH où X est choisi parmi ie groupe constitué de Li, Na et K, et l'hydrolyse est effectuée â une température comprise entre 20 et 4Q°C ;

- le 2-nitroimidazole à base de nucléoside radiomarqué est [18F]FAZA.

Brève description des dessins [8024] La Figure 1 représente la formule structurelle de traceurs marqués au 18F spécifiques de l'hypoxie d'une tumeur bien connus, [8825] La Figure 2 représente te schéma réactionnel pour ia synthèse de [18F]FAZA.

Description de l'invention [8028] Le procédé de la présente invention permet ia synthèse à rendement élevé d'analogues de 2-niiroimidazoie à base de nucléoside radiomarqués, et en particulier de [18F]FAZA, préparés en utilisant une synthèse monotope en deux étapes optimisée à partir d'un précurseur de 2-nitroimidazole à base de nucléoside disponible dans le commerce (Fîg,2), suivie d'une purification, de préférence par HPLC ou SPE. De plus, la solution de traceur résultante est facilement injectable à un patient, [0027] Les produits radiochimiques produits en utilisant te procédé de la présente demande peuvent être utilisés dans le cas de nombreuses maladies, y compris, mais sans s'y limiter, des troubles oncologiques, ie diabète, des troubles inflammatoires, et un accident vasculaire.

BE2016/5903 [0028] Conformément à ia présente invention, ia voie de synthèse peut impliquer des agents 2-nitroïmidazoie à base de nucléoside de formule :

les * représentant les centres chiraux, dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un groupe partant. L'expression groupe partant telle qu'utilisée ici se réfère à des groupes qui sont facilement déplacés par exemple par un nucléophile. Ces groupes partants sont bien connus. Des exemples non limitatifs de L comprennent un halogène, alkyl/arylsulfonyloxy, perfluoroaikylsuifonyloxy, aikyl/arylsuifonyloxy substitué, etc,; R est H ou un groupe protecteur. L'expression groupe protecteur se réfère à un groupe qui est introduit dans une molécule par modification chimique d'un groupe fonctionnel pour obtenir une chimiosélectivité dans une réaction chimique ultérieure. Dans une étape de déprotection ultérieure, ies groupes protecteurs sont ensuite éliminés, par exemple par hydrolyse basique. Ces groupes protecteurs sont bien connus. Des exemples non limitatifs de R comprennent -acétyle, -pivaloyle, -allyle, -allyloxycarbonyle, -benzyie, benzyioxycarbonyie, -benzyloxyméthyle, -teri-buioxycarbonyie, -iert-butyie, -tertbutyldiméthylsilyle, -tert-butyldiphénylsilyle, -tert-butylméthylsilyle, -chloroacétyle, diéthylisopropylsilyle, -3,4-diméthoxybenzyle, -méîhylacétyie, -4-méthoxybenzyle, -4méthoxybenzyloxyméthyle, -2-méthoxyméthyle, -2-méthoxyéthoxyméthyle, méthylthiométhyle, -4-nitrobenzyloxycarbonyle, -tétrahydropyran-2yie, -hexyidiméthylsiiyle, -2,2,2-trichloroéthoxycarbonyle, -triéthylsilyie, triisopropylsilyle, -iriméthylsilyle, -2-(triméthylsiiyi)éthoxycarbonyie, ou -triphénylsilyie, [0029] Dans certains modes de réalisation, ledit composé est de formule

R les * représentant les centres chiraux, dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un halogène, alkyisulfonyloxy, perfluoroaikylsulfonyloxy, arylsulfonyloxy, aikylsulfonyloxy substitué ou arylsulfonyloxy substitué ; et R est H ou un alkyle, aryle, aralkyie,

BE2016/5903 hétéroaryle, hétérocyclique.

[8030] Dans certains modes de réalisation, ledit composé est de formule :

•\ y

les * représentant les centres chiraux dans laquelle les centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ; L est un halogène, alkylsulfonyloxy, perfluoroalkylsulfonyloxy, arylsulfonyloxy, aikylsuifonyioxy substitué ou arylsulfonyloxy substitué ; et R est H ou un alkyle, aryle, aralkyie, hétéroaryle, hétérocyclique.

[8831 ] Les précurseurs cités ici comprennent des fragments substituables par un nuciéophiie qui peuvent réagir chimiquement pour que soient incorporés divers radionucléides de courte période tels que des halogènes radioactifs, par exemple 18F, l'iode radioactif (1-123/124/125/131), ie carbone-11, etc..

[0032] Le procédé de radiomarquage à rendement élevé de précurseurs décrits ici met en jeu une voie de synthèse monotope en deux étapes (illustrée sur la Fig.2 avec le précurseur de départ 5'-iosylate de 2',3'-diacétyl-AZA). La première étape est une étape chimique thermique conventionnelle durant laquelle le fragment substituable par un nuciéophiie du précurseur est déplacé par un radionucléide de courte période. La deuxième étape est l'élimination des groupes R protecteurs intermédiaires fluorés par hydrolyse alcaline. Cette dernière étape est caractérisée en ce que l'hydrolyse alcaline est effectuée par addition d'une base forte en solution aqueuse suivie d'une neutralisation par une solution acide, ie temps entre l'addition de ia base forte et ia neutralisation étant compris entre 30 secondes et 90 secondes. Le produit radiomarqué déprotégé est ensuite purifié par purification HPLC ou SPE et formulé dans une solution injectable.

[0033] Le procédé proposé permet d'atteindre un rendement élevé encore non obtenu, en évitant ia dégradation tant du précurseur que de l’intermédiaire fluoré. Ceci est réalisé en combinant un rapport P/B optimal durant la première étape de synthèse avec une optimisation des conditions réactionnelles de la deuxième étape.

[8834] Dans certains modes de réalisation de ia présente invention, ledit radionucléide est le fluor-18 ou l'iode-(123/124/125/131).

[8835] Dans certains modes de réalisation préférés de ia présente invention, ledit

BE2016/5903 radionucléide est ie fiuor-18.

[0036] Dans certains modes de réalisation de ia présente invention, le rapport P/B durant la substitution nucléopbile est compris entre 0,8 et 1,2 et l'étape d'hydrolyse alcaline dure 30 secondes à 90 secondes en utilisant du XOH 0,01 à 1,0 N, où X = Li,

Na ou K, à une température allant de 20 à 40°C.

[0037] Dans certains modes de réalisation préférés de la présente invention, ie rapport P/B durant la substitution nucléophile est de 1,0 et l'étape d'hydrolyse alcaline dure 60 secondes en utilisant du XOH 0,1 N, où X = Li, Na ou K, à une température allant de 20 à 40°C.

Exemples

Exemple 1 - Synthèse automatisée de Ï18FJFAZA effectuée avec un rapport P/B de 1,0 et une durée de l'hydrolyse aicaîine de 3 minutes [ÖÖ38] La synthèse automatisée de [18FJFAZA s’effectue comme suit. On isole â 15 partir de [18O]H2O du [18F]F~ sans support ajouté (1,5 GBq) à partir de la cible de cyclotron en piégeant sur une cartouche QMA (Sep-Pak Acceil Plus QMA carbonate light mg ; Waters, N° de catalogue 18600454) préalablement amorcée avec 8 ml d'EtOH et 20 mi d'eau pour éliminer toutes traces d'anion carbonate. [18F]~ lest ensuite entement élué avec un mélange de K.222 (14 pmol, CAS N° 23978-09-08) et de K2CO3 (10 pmol)

0 dans 0,9 mi de MeOH à 80 % dans un récipient réactionnel sous un courant d’azote gazeux. Le résidu est séché par évaporation azéoîrope afin d'assurer des conditions réactionnelles anhydres pour le marquage au fluor. Le précurseur AZA (1H-imidazole, 1-[2,3-di-O-acétyl-5-O-[(4-méthylphényl)sulfonyle], 10 pmol) dissous dans 1,1 ml de DMSO anhydre est ajouté dans le récipient réactionnel et chauffé à 10G°C pendant 5 minutes. Un rapport P/B optimal pour le rendement de fluoration est ainsi respecté.

Après avoir ramené ie mélange réactionnel à la température ambiante, on ajoute 0,5 ml de NaOH 0,1 M dans le récipient réactionnel et on lefait barboter avec un courant d'azote gazeux à température ambiante pendant 3 minutes. Pour neutraliser le mélange réactionnel, on ajoute 0,5 ml de HCI 0,1 M dans ie récipient réactionnel. Puis la solution est transférée dans le réservoir et ensuite injectée dans la colonne de HPLC (Macherey Nagel VP250/10 nucleosil 100-7 C18, éluant : eau 95/5 EtOH, débit : 5 ml/min). La fraction correspondant à [18F]FAZA (temps de séjour = 12 minutes) est collectée et formulée avec de la solution salée {15 mi de produit final) traversant un filtre stérile de 0,22 pm, pour donner le produit final (18FjFAZA prêt pour à être injecté. Toutes les

3.5 procédures ci-dessus sont effectuées automatiquement au moyen d'un synthétiseur automatisé (synthétiseur AllinOne, Trasis, Liège, Belgique), La pureté radiochimique est

BE2016/5903 supérieure à 98 % et ie rendement radiochimique (corrigé pour la décroissance) pour la synthèse et ia purification est de 32,1 % (temps de réaction environ 45 minutes, y compris la purification).

Exemple 2 - Synthèse automatisée de Π 8 F JE AZA effectuée avec un rapport P/B de 1,0 et une durée de l’hydrolyse alcaline de 2 minutes [Ö039] La synthèse automatisée de [18F]FAZA s’effectue comme suit. On isole à partir de [18O]H2O du [18F]F sans support ajouté (1,7 GBq) à partir de la cible de cyclotron en piégeant sur une cartouche QMA (Sep-Pak Acceil Plus QMA carbonate light

46 mg ; Waters, N° de catalogue 18600454) préalablement amorcée avec 8 mi d'EtOH et 20 mi d'eau pour éliminer toutes traces d'anion carbonate. [18F]“ est ensuite lentement élué avec un mélange de K.222 (14 pmoi) et de K2CO3 (10 pmol) dans 0,9 mi de MeOH à 80 % dans un récipient réactionnel sous un courant d'azote gazeux. Le résidu est séché par évaporation azéotrope afin d'assurer des conditions réactionnelles anhydres pour le marquage au fluor. Le précurseur AZA (1H-imidazoie, 1-[2,3-di-O-acétyî-5-O-[(4méthylphényl)sulfonyle], 10 pmoi) dissous dans 1,1 ml de DMSO anhydre est ajouté dans ie récipient réactionnel et chauffé à 100°C pendant 5 minutes. Un rapport P/B optimal pour le rendement de fluoration est ainsi respecté. Après avoir ramené le mélange réactionnel à température ambiante, on ajoute 0,5 ml de NaOH 0,1 M dans le

0 récipient réactionnel et on ie fait barboter un courant d'azote gazeux à température ambiante pendant 2 minutes. Pour neutraliser le mélange réactionnel, on ajoute 0,5 ml de HCl 0,1 M dans le récipient réactionnel. Puis ia solution est transférée dans ie réservoir et ensuite injectée dans ia colonne de HPLC (Macherey Nagel VP250/10 nucleosii 100-7 C18, éluant : eau 95/5 EtOH, débit : 5 ml/min). La fraction correspondant à [18F]FAZA (temps de séjour = 12 minutes) est collectée et formulée avec de ia solution salée (15 ml de produit final) traversant un filtre stérile de 0,22 pm, pour donner le produit final [18F]FAZA prêt à être injecté. Toutes les procédures ci-dessus sont effectuées automatiquement au moyen d'un synthétiseur automatisé (synthétiseur AllinOne, Trasis,

Liège, Belgique). La pureté radiochimique est supérieure à 98 % et ie rendement radiochimique (corrigé pour la décroissance) pour la synthèse et la purification est de 42,2 % (temps de réaction environ 45 minutes, y compris ia purification).

Exemple 3 - Synthèse automatisée de [18FJFAZA effectuée avec un rapport P/B de 1,0 et une durée de l'hydrolyse alcaline de 1 minute [0040] La synthèse automatisée de [18FjFAZA s’effectue comme suit. On isole à partir de [18O]H2O du [18F]F^_ sans support ajouté (1,5 GBq) à partir du cyclotron par

BE2016/5903 piégeage sur une cartouche QMÄ (Sep-Pak Acceli Pius QMA carbonate light 46 mg ;

Waters, N° de catalogue 18600454) préalablement amorcée avec 8 ml d'EtOH et 20 ml d'eau pour éliminer toutes traces d'arsiors carbonate. [18F] est ensuite lentement élué avec un mélange de K.222 (14 pmol) et de K2CO3 (10 pmoi) dans 0,9 mi de MeOH à

80 % dans un récipient réactionnel sous un courant d’azote gazeux. Le résidu est séché par évaporation azéotrope afin d'assurer des conditions réactionnelles anhydres pour le marquage au fluor. Le précurseur AZA (1H-imidazole, 1-[2,3-di-O-acétyl-5-O-[(4méthylphényl)sulfonyle], 10 pmol) dissous dans 1,1 ml de DMSO anhydre est ajouté dans le récipient réactionnel et chauffé à 100°C pendant 5 minutes. Un rapport P/B optimal pour le rendement de fluoration est ainsi respecté. Après avoir ramené ie mélange réactionnel à température ambiante, on ajoute 0,5 ml de NaOH 0,1 M dans ie récipient réactionnel et on ie fait barboter un courant d'azote gazeux à température ambiante pendant 1 minute au lieu des 3 à 5 minutes habituelles. Pour neutraliser ie mélange réactionnel, on ajoute 0,5 ml de HGI 0,1 M dans ie récipient réactionnel. Puis la solution est transférée dans ie réservoir et ensuite injectée dans la colonne de HPLG (Macherey Nagel VP250/10 rsucleosii 100-7 C18, éluant : eau 95/5 EtOH, débit : 5 ml/min). La fraction correspondant à [18F]FAZA (temps de séjour = 12 minutes) est collectée et formulée avec de ici solution salée (15 ml de produit final) traversant un filtre stérile de 0,22 pm, pour donner le produit final [18F]FAZA prêt à être injecté. Toutes ies

0 procédures ci-dessus sont effectuées automatiquement au moyen d'un synthétiseur automatisé (synthétiseur AllinOne, Trasis, Liège, Belgique). La pureté radiochimique est supérieure à 98 % et ie rendement radiochimique (corrigé pour la décroissance) pour la synthèse et la purification est de 62,0 ± 2,3 % (n = 3) avec les conditions optimisées (temps de réaction environ 45 minutes, y compris la purification). Comme mentionné ci25 dessus, utiliser un rapport P/B optimal permet d'atteindre un rendement allant jusqu'à 40 % (corrigé pour ia décroissance), tandis que minimiser la durée de l'hydrolyse apporte un gain additionnel de 20 %. La raison en est que l'intermédiaire radiofluoré est également susceptible d'une dégradation chimique dans des conditions basiques, il est utile de noter que diminuer la concentration de NaOH (c'est-à-dire <0,1 N) n'augmente pas le rendement.

BE2016/5903

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé pour la production d'un composé 2-nitroimidazole à base de nuciéoside radiomarqué comprenant :

   (i) le marquage d'un composé précurseur de 2-nitroimidazole à base de nuciéoside protégé avec un radionucléide de courte période au moyen d'une substitution nuciéophîie ;

   (ii) ici déprotection du composé radiomarqué obtenu à l'étape (i) au moyen d'une hydrolyse alcaline ;

   (iii) la neutralisation du mélange de l'étape (ii) ;

   (iv) la purification du composé radiomarqué déprotégé obtenu à l'étape (iii) ;

   (v) ia formulation du composé radiomarqué déprotégé purifié obtenu dans l'étape (iv) dans une solution ;

   caractérisé en ce que l'hydrolyse alcaline est effectuée par addition d'une base forte en solution aqueuse suivie d'une neutralisation au moyen d'une solution acide, ie temps entre l'addition de la base forte et la neutralisation étant compris entre 30 secondes ei 90 secondes ;

   ledit précurseur de 2-nitroimidazole à base de nuciéoside ayant une structure de formule :

   O-, les * représentant les centres chiraux,

   - dans laquelle ies centres chiraux peuvent être de configuration (R) ou (S) ;

   - L est un groupe partant choisi parmi le groupe constitué d'un halogène, un alkyi/aryisulfonyloxy, un perfluoroalkylsulfonyioxy, et un alkyl/aryisulfonyloxy substitué ;

   - R est un groupe protecteur choisi parmi le groupe constitué de -acétyie, -pivaioyle, allyie, -aiiyloxycarbonyle, -benzyie, -benzyioxycarbonyie, -benzyloxyméthyie, -tertbutoxycarbonyle, -tert-butyle, -tert-butyidiméthyisilyie, -tert-butyidiphénylsiiyle, -tert-

   butylméthylsilyle, -chloroacétyie, -diéthylisopropylsilyie, -3,4- diméthoxybenzyle, -méthyiacétyie, „4. méthoxybenzyle, -4-méthoxybenzyloxyméthyie, -2- méthoxyméthyle, -2-méthoxyéthoxyméthyle, - méthyithiométhyie, -4-nitrobenzyioxycarbonyie, -tétrahydropyran-2-

   BE2016/5903 yle, -hexyldiméthylsiiyle, -2,2,2-trichloroéthoxycarbonyle, -triéthyîsiîyle, triisopropyisilyle, -triméthyisilyie, -2-(triméthylsilyl)éthoxycarbonyle, et —tripbényfsilyle.
2. 2. Procédé selon ia revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de purification (iv) est effectuée par HPLG ou SPE.

   5
3. 3. Procédé seion l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le radionucléide de courte période est le 18F ou ie 123/124/125/131-iode.
4. 4, Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ie radionucléide de courte période est le 18F.

   10
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ie rapport du précurseur à ia base durant ia substitution nucléophiie est compris entre 0,8 et 1,2.
6. 6. Procédé seion l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution aqueuse comprend entre 0,01 et 1 mol/l de ia base

   15 forte, ladite base forte étant de formule X-OH, où X est choisi parmi ie groupe constitué de Li, Na et K, et l'hydrolyse est effectuée à une température comprise entre 20 et 40°C.
7. 7. Procédé seion l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du précurseur à Ici base durant la substitution nucléophiie est de 1,0, l'étape d’hydrolyse alcaline dure entre 45 secondes et 75

   2 0 secondes, de préférence 60 secondes, la solution aqueuse comprend 0,1 mol/i de la base forte, ladite base forte étant de formule X-OH où X est choisi parmi le groupe constitué de Li, Na et K, et l'hydrolyse est effectuée à une température comprise entre 20 et40°C.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,

   25 caractérisé en ce que le 2-nitroimidazole à base de nucléoside radiomarqué est [18F]FAZA.

   BE2016/5903 •X?

   irt

   ''Girt

   ZGrt ''rt <\

   rt.

   W

   ...-- \

   ÎSFsPiirt > ;ö rtL ' < / \ /

   rtf rt;

   « 1

   BE2016/5903

   RrécLifSeyr :

   194^103201,3,1-(2,.3^1-0-300^4-5-0-((4:. méthvlpftényl) sdfonde]

   Egalement indiqué -'par 5-fosylate de 2$-diâôétÿî-ÂZÂ dans le texte jnfeïmëdjalie rsdiQfîüôre

   RG, 2

   BE2016/5903

   ABREGE

   PROCEDE POUR LA PREPARATION D’ANALOGUES DE NITROIMIDAZOLE A

   BASE DE NUCLEOSIDE RADIOMARQUES

   La présente invention concerne un procédé pour ia production d'analogues de 2-nitroimidazole à base de nucléoside radiomarqués dans une solution, comprenant :

   (i) le marquage d’un composé précurseur de 2-nitroimidazoIe à base de nucléoside protégé avec un radionucléide de courte période au moyen d'une substitution
9. 10 nucléophile;

   (ii) ia déprotection du composé radiomarqué obtenu à l'étape (i) au moyen d'une hydrolyse alcaline ;

   (iii) ia purification du composé radiomarqué déprotégé obtenu à l'étape (ii) par purification chromatographique HPLG ou purification SPE ;
10. 15 (iv) ia formulation finale du composé radiomarqué déprotégé purifié obtenu dans l'étape (iii) dans une solution.

    TRAITE DE COOPERATION EN MATIERE DE BREVETS