()[KF,DMF,水,45℃,15min 图5[F芳基三氟硼酸盐标记多肽的合成路线 Fig 5 Synthetic route of[ F]Aryl trifluoroborate labeled peptides 尽管基于生成B-8F键的一步标记方法获得了初步成功,但其稳定性有限,在体外仍会缓 慢水解(脱氟)。Lu等凹用烷基氨甲基三氟硼酸盐(AMBF3)基团代替芳基三氟硼酸盐,改善 BF键的体内稳定性并优化了反应条件。以AMBF3修饰的奥曲肽为前体,利用无载体添加的 FKF在pH=20的DM/HO溶液中加热80℃反应12min,通过1F/F同位素交换法实现 了多肽的1F标记(图6),经C18柱纯化后RCYs为20%25%,比活度为11 GBa/umol,而 且[F]AMBF3标记的奥曲肽在体外和体内实验中均显示出较高稳定性,具有广阔的应用前景 ()[KE,DMF,水,80℃,12min 图6[F烷基氨甲基三氟硼酸盐标记多肽的合成路线 Fig 6 Synthetic route of [F]AMBF3 labeled peptides 14基于生成A-8E键的一步标记法 众所周知,氟离子可以与众多金属阳离子形成较强的配位键,氟离子与AP(>670kJ/mo) 的相互作用比大多数金属强。在水相条件下,金属氟化物能与螯合基团配位,因此有望利用 F]AIF2与螯合基团修饰的多肽螯合,从而实现多肽的一步1F标记(图7)。 H=4AICI 一C 鳖合基团 =多肽
(i) [ 18F]KF，DMF，水，45 ℃，15 min。 图 5 [ 18F]芳基三氟硼酸盐标记多肽的合成路线 Fig. 5 Synthetic route of [18F]Aryl trifluoroborate labeled peptides 尽管基于生成 B- 18F 键的一步标记方法获得了初步成功，但其稳定性有限，在体外仍会缓 慢水解（脱氟）。Liu 等[21]用烷基氨甲基三氟硼酸盐(AMBF3)基团代替芳基三氟硼酸盐，改善 B-F 键的体内稳定性并优化了反应条件。以 AMBF3 修饰的奥曲肽为前体，利用无载体添加的 [ 18F]KF 在 pH = 2.0 的 DMF/H2O 溶液中加热 80 ℃反应 12 min，通过 18F/19F 同位素交换法实现 了多肽的 18F 标记（图 6），经 C18 柱纯化后 RCYs 为 20%~25%，比活度为 111 GBq/μmol，而 且[ 18F]AMBF3 标记的奥曲肽在体外和体内实验中均显示出较高稳定性，具有广阔的应用前景。 (i) [ 18F]KF，DMF，水，80 ℃，12 min。 图 6 [ 18F]烷基氨甲基三氟硼酸盐标记多肽的合成路线 Fig. 6 Synthetic route of [18F]AMBF3 labeled peptides 1.4 基于生成 Al- 18F 键的一步标记法 众所周知，氟离子可以与众多金属阳离子形成较强的配位键，氟离子与 Al3+ (> 670 kJ/mol) 的相互作用比大多数金属强。在水相条件下，金属氟化物能与螯合基团配位，因此有望利用 [ 18F]AlF2+与螯合基团修饰的多肽螯合，从而实现多肽的一步 18F 标记（图 7）。 厦门大学学报（自然科学版）
图7放射性合成含]AF- peptides偶联物的一般方 Fig. 7 General methodology for the radiosynthesis of[F]AlF-peptides conjugates 利用这种标记策略,二亚乙基三胺五乙酸(DTPA}、1,4,7-三氮杂环壬烷-14,7-三乙酸 (NOTA}、S-2-(4异硫氰酸根合苄基)-14,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸(pSCN-Bn-NOTA}-、 1,4,7-三氮杂环壬烷14-二乙酸酯(NODA-和(± H3RESCA-肽缀合物(图8)通过与[F]AF2+的 配位进行了放射性标记 SCN DTPA-R NOTA-R SCN-Bn-NOTA NODA-R 付HRE5CA 图8常用的[AF2螯合基团 commonly used [ "FjAIF2*chelating groups F]AIF2-DTPA多肽在血清中表现出较差的稳定性(脱氟),不利于体内成像。相比之下 FAF2NOTA多肽在37℃的血清中4h内表现出较好的体外稳定性。在体内 F]AIF2+-NOTA多肽在LS174T荷瘤裸鼠中亦表现出较好的体内稳定性,此外,在注射放射性 药物30min后分析裸鼠的尿液,结果表明,UF]AF2+NOTA-肽缀合物主要以原药形式存在, 这种稳定性的差别是由于[F]AF2NOIA的结构刚性明显强于[F]AF2-DTPA在NOTA结构 的基础上通过在大环上修饰苄基得到S-2-(4-异硫氰酸根合苄基)-1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三 乙酸,可阻止NOIA和臼AF2螯合后结构的翻转,一定程度上增加了结构刚性,从而使得络 合物的水解常数降低一个数量级并阻止了螯合基团与其它竞争性金属离子的络合 McBride等22 SCN-Bn-NOIA与多肽耦合得到 ( NOTA-P-Bn-CS-D- Ala-D-Lys( HSG)D-Tyr-D-Lys( HSG)-NH2),以pH=40的乙酸钠缓冲液为反 应溶剂在100℃条件下反应15min获得A|FMP449。pH对AF2+-螯合物的合成极为重要 高pH值会形成不溶性氢氧化铝,而低pH值会导致[F]F质子化而阻止氟离子与铝原子配位
图 7 放射性合成含[ 18F]AlF-peptides 偶联物的一般方法 Fig. 7 General methodology for the radiosynthesis of [18F]AlF-peptides conjugates 利用这种标记策略，二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)-、1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸 (NOTA)-、S-2-（4-异硫氰酸根合苄基）-1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸(p-SCN-Bn-NOTA)-、 1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4-二乙酸酯(NODA)-和(±)H3RESCA-肽缀合物（图 8）通过与[ 18F]AlF2+的 配位进行了放射性标记。 图 8 常用的[ 18F]AlF2+螯合基团 Fig. 8 Commonly used [18F]AlF2+ chelating groups [ 18F]AlF2+ -DTPA-多肽在血清中表现出较差的稳定性（脱氟），不利于体内成像。相比之下， [ 18F]AlF2+ -NOTA-多肽在 37 ℃的血清中 4 h 内表现出较好的体外稳定性。在体内， [ 18F]AlF2+ -NOTA-多肽在 LS174T 荷瘤裸鼠中亦表现出较好的体内稳定性，此外，在注射放射性 药物 30 min 后分析裸鼠的尿液，结果表明，[ 18F]AlF2+ -NOTA-肽缀合物主要以原药形式存在， 这种稳定性的差别是由于[ 18F]AlF2+ -NOTA 的结构刚性明显强于[ 18F]AlF2+ -DTPA。在 NOTA 结构 的基础上通过在大环上修饰苄基得到 S-2-（4-异硫氰酸根合苄基）-1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三 乙酸，可阻止 NOTA 和[ 18F]AlF2+螯合后结构的翻转，一定程度上增加了结构刚性，从而使得络 合物的水解常数降低一个数量级并阻止了螯合基团与其它竞争性金属离子的络合。McBride 等[22] 通 过 p-SCN-Bn-NOTA 与 多 肽 耦 合 得 到 IMP 449 (NOTA-p-Bn-CS-D-Ala-D-Lys(HSG)-D-Tyr-D-Lys(HSG)-NH2)，以 pH = 4.0 的乙酸钠缓冲液为反 应溶剂在 100 ℃条件下反应 15 min 获得 Al18F-IMP 449。pH 对 AlF2+ -螯合物的合成极为重要， 高 pH 值会形成不溶性氢氧化铝，而低 pH 值会导致[ 18F]F-质子化而阻止氟离子与铝原子配位， 厦门大学学报（自然科学版）
最佳的p值约为40左右。[F]A2NOTA多肽与[F]AF2NODA-多肽的合成大致相同, 但在相同条件下[F]AF2+NODA多肽的产率更高。2012年 Mcbride等P实现了NODA甲基苯 基乙酸(MPAA}dHSG(组胺-琥珀酰-甘氨酸)半抗原肽的标记试剂盒化,以乙醇/生理盐水(1/1) 为溶剂,在108℃下反应15mn后用 Alumina n柱纯化,标记产物的RCYs为45.6% 基于生成A-8F键的一步标记多肽方法取得了较大的进展,并逐渐试剂盒化,广泛地用 多肽的F标记。美中不足的是,铝螯合步骤需要在高温条件下(100℃)进行,不利于对温度敏 感的多肽的标记。 Cleeren等凹报道了() H3RESCA作为[F]AF2+的新型螯合基团,通过适当减 小螯合基团的结构刚性优化了[FAF2与配体螯合的标记条件,在室温下35min内实现了人血 清白蛋白、NbV4m119、 nanobody等生物分子的1F一步标记和纯化,且获得了较满意的 RCY(35%-63%) 15基于PBF键的一步标记法 PF的键能(490k/m)与CF键键能相近,因此PF键在体内外可能具有较好的稳定性。 此外,氟化碳、氟化硼、氟化硅、氟化磷的自由基生成热分别为255.0±84、-115.8±13.8、-20.1 ±125、-52.3±209 kJ/mol,说明磷氟化物、硅氟化物、)硼氟化物会比碳氟化物更容易形成 Studenov等首次利用磷酰氯和F在室温条件下通过亲核取代反应将PF键引入到F标 记化学中,反应5mn后,其RCYs可达96%图%(a))。但是该化合物在体外的稳定性较差 在水溶液中30min便出现明显分解(脱氟)。Vabe等凹以 NHC-PF5为标记前体,在路易斯酸 SnCl4催化的条件下通过1FF同位素交换法与[FF在60℃反应10min,成功标记了 FINHC-PF5(图9b),但RCYs较低,仅为4%6%。虽然[ FJNHC-PFs在体内外具有较好 的稳定性,但该标记方法的RCYs太低,不适用于临床应用。在2019年,Hong等设计了以 氟代氧化膦( DBPOF)作为氟受体的lF标记方法,通过大位阻保护策略提高PF键在体内外的稳 定性。将 DBPOE与生物分子例如c(RGDk)和HSA偶联后,首次在室温、中性纯水相的条件 下通过1F/F同位素交换法实现了一步、温和F标记多肽(图9(c),RCYs高达(50±5)% 该标记方法解决了对溶剂、温度、pH敏感的多肽、蛋白的一步1F标记方法。但由于标记采取 同位素交换法,其比活度较低(0.22-0.37GBqμmo),往往需要使用较高活度的[FF才能获得 满足受体成像要求的比活度(37GBq/μmol)
最佳的 pH 值约为 4.0 左右。[ 18F]AlF2+ -NOTA-多肽与[ 18F]AlF2+ -NODA-多肽的合成大致相同， 但在相同条件下[ 18F]AlF2+ -NODA-多肽的产率更高。2012 年 Mcbride 等[23]实现了 NODA-甲基苯 基乙酸(MPAA)-di-HSG（组胺-琥珀酰-甘氨酸）半抗原肽的标记试剂盒化，以乙醇/生理盐水(1/1) 为溶剂，在 108 ℃下反应 15 min 后用 Alumina N 柱纯化，标记产物的 RCYs 为 45.6%。 基于生成 Al- 18F 键的一步标记多肽方法取得了较大的进展，并逐渐试剂盒化，广泛地用于 多肽的 18F 标记。美中不足的是，铝螯合步骤需要在高温条件下(100 ℃)进行，不利于对温度敏 感的多肽的标记。Cleeren 等[24]报道了(±)H3RESCA 作为[ 18F]AlF2+的新型螯合基团，通过适当减 小螯合基团的结构刚性优化了[ 18F]AlF2+与配体螯合的标记条件，在室温下 35 min 内实现了人血 清白蛋白、NbV4m119、nanobody 等生物分子的 18F 一步标记和纯化，且获得了较满意的 RCYs(35%~63%)。 1.5 基于 P- 18F 键的一步标记法 P-F 的键能(490 kJ/mol)与 C-F 键键能相近，因此 P-F 键在体内外可能具有较好的稳定性。 此外，氟化碳、氟化硼、氟化硅、氟化磷的自由基生成热分别为 255.0 ± 8.4、-115.8 ± 13.8、-20.1 ± 12.5、-52.3 ± 20.9 kJ/mol，说明磷氟化物、硅氟化物、硼氟化物会比碳氟化物更容易形成。 Studenov 等[25]首次利用磷酰氯和[ 18F]F-在室温条件下通过亲核取代反应将 P- 18F 键引入到 18F 标 记化学中，反应 5 min 后，其 RCYs 可达 96%（图 9(a)）。但是该化合物在体外的稳定性较差， 在水溶液中 30 min 便出现明显分解（脱氟）。Vabre 等[26]以 NHC-PF5 为标记前体，在路易斯酸 SnCl4 催化的条件下通过 18F/19F 同位素交换法与[ 18F]F-在 60 ℃反应 10 min，成功标记了 [ 18F]NHC-PF5（图 9(b)），但 RCYs 较低，仅为 4%~6%。虽然[ 18F]NHC-PF5 在体内外具有较好 的稳定性，但该标记方法的 RCYs 太低，不适用于临床应用。在 2019 年，Hong 等[27]设计了以 氟代氧化膦(DBPOF)作为氟受体的 18F 标记方法，通过大位阻保护策略提高 P-F 键在体内外的稳 定性。将 DBPOF 与生物分子例如 c(RGDyk)和 HSA 偶联后，首次在室温、中性纯水相的条件 下通过 18F/19F 同位素交换法实现了一步、温和 18F 标记多肽（图 9(c)），RCYs 高达(50±5)%。 该标记方法解决了对溶剂、温度、pH 敏感的多肽、蛋白的一步 18F 标记方法。但由于标记采取 同位素交换法，其比活度较低(0.22~0.37 GBq/μmol)，往往需要使用较高活度的[ 18F]F-才能获得 满足受体成像要求的比活度(37 GBq/μmol)。 厦门大学学报（自然科学版）
al (i)[KF,乙腈,室温,5min;(i)F]TBAF,SnCl4,60℃,10min;(i)PF]KF,水,DMSO,室温,25 图9基于P18F键一步18F标记 Fig 9 One-step F-labeling based on the P-F bond 2多步1F标记多肽策略 多步F标记多肽方法通常先对结构相对简单的标记辅助基团进行F标记,再在温和条件 下与多肽进行偶联,利用HPLC或固相萃取(SPE)分离未标记的多肽和副产物,使得F标记的 多肽具有较高的放射化学纯度和比活度 已开发的此种标记辅助基团大致可分为5类:1)以羧基活化酯为基础的胺反应性标记辅助 基团;2)以醛基为基础的氨氧基或联氨基反应性标记辅助基团;3)以马来酰亚胺或六氟苯为 基础的巯基反应性标记辅助基团;4)通过点击化学实现叠氮或炔基修饰多肽的1F标记:5) 基于三氟甲基化的多肽18E标记。多步18F标记方法可避免将多肽直接暴露于苛刻的标记条件下 实现了多肽的温和标记 21基于胺反应性标记辅助基团的多步标记方法 羧基活化酯主要有4硝基苯基2F]氟丙酸酯(FNF、2,4二硝基苯基2F氟丙酸酯、 F]2,3,5,6-四氟苯基6-氟烟酸酯(FF-Py-TFP)、[氟苯甲酸酯-琥珀酰亚胺基([SF]SFB)、 F]N-琥珀酰亚胺基4-氟甲基苯甲酸酯(F]SFMB)和[F]N-琥珀酰亚胺8-[(4-氟苄基)氨基] 辛酸酯(SFBS)等(图10)可用于多肽偶联。由于2,4-二硝基苯基2F]氟丙酸酯易爆炸,因此 较少使用3刘,胺反应性羧基活化酯标记辅助基团以[FNFP、[F]SFB、[FFPy-TFP为主, 广泛应用于1F标记肽的合成
(i) [ 18F]KF，乙腈，室温，5 min；(ii) [ 18F]TBAF，SnCl4，60 ℃，10 min；(iii) [ 18F]KF，水，DMSO，室温，25 min。 图 9 基于 P- 18F 键一步 18F 标记 Fig. 9 One-step 18F-labeling based on the P- 18F bond 2 多步 18F 标记多肽策略 多步 18F 标记多肽方法通常先对结构相对简单的标记辅助基团进行 18F 标记，再在温和条件 下与多肽进行偶联，利用 HPLC 或固相萃取(SPE)分离未标记的多肽和副产物，使得 18F 标记的 多肽具有较高的放射化学纯度和比活度。 已开发的此种标记辅助基团大致可分为 5 类：1）以羧基活化酯为基础的胺反应性标记辅助 基团；2）以醛基为基础的氨氧基或联氨基反应性标记辅助基团；3）以马来酰亚胺或六氟苯为 基础的巯基反应性标记辅助基团；4）通过点击化学实现叠氮或炔基修饰多肽的 18F 标记；5） 基于三氟甲基化的多肽 18F标记。多步 18F标记方法可避免将多肽直接暴露于苛刻的标记条件下， 实现了多肽的温和标记。 2.1 基于胺反应性标记辅助基团的多步标记方法 羧基活化酯主要有 4-硝基苯基 2-[ 18F]氟丙酸酯([ 18F]NFP)、2,4-二硝基苯基 2-[ 18F]氟丙酸酯、 [ 18F]2,3,5,6-四氟苯基 6-氟烟酸酯([18F]F-Py-TFP)、[ 18F]氟苯甲酸酯-琥珀酰亚胺基([ 18F]SFB)、 [ 18F]N-琥珀酰亚胺基 4-氟甲基苯甲酸酯([ 18F]SFMB)和[ 18F]N-琥珀酰亚胺 8-[（4'-氟苄基）氨基] 辛酸酯(SFBS)等（图 10）可用于多肽偶联。由于 2,4-二硝基苯基 2-[ 18F]氟丙酸酯易爆炸，因此 较少使用[28,29]，胺反应性羧基活化酯标记辅助基团以[ 18F]NFP、[ 18F]SFB、[ 18F]F-Py-TFP 为主， 广泛应用于 18F 标记肽的合成。 厦门大学学报（自然科学版）