F-18 und C-11 - Markierung des beta-2 adrenergen Agonisten Fenoterol

Abstract

Der b-2 adrenerge Rezeptor in der Lunge wird im Zusammenhang mit Erkrankungen wie Asthma diskutiert. Bislang gibt es keine Möglichkeit, den high-affinity Zustand des Rezeptors in vivo quantitativ zu erfassen. Ein Ansatz besteht in der radioaktiven Markierung eines hoch-selektiven, hoch-affinen sowie hydrophilen Agonisten wie Fenoterol, das als Asthma-Therapeutikum in der Medizin eingesetzt wird. Ziel dieser Arbeit war deshalb, Fenoterol durch Einführung der Isotope F-18 und C-11 dahingehend zu derivatisieren, dass die Affinität, die Selektivität und die Hydrophilie des originalen Fenoterols möglichst erhalten bleiben. Die nicht-radioaktive Verbindung 2-(Benzyl-(2-[4-(2-fluorethoxy)phenyl]-1-methylethyl)amino)-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)ethanol (20) und der nicht-radioaktive 19F-Standard 5-(2-(2-[4-(2-Fluoroethoxy)phenyl]-1-methylethylamino)-1-hydroxyethyl)benzen-1,3-diol (25) wurden in mehrstufigen Synthesen dargestellt. Die nicht-radioaktive Verbindung 2-(Benzyl-[2-(4-methoxyphenyl)-1-methylethyl]amino)-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)ethanol sowie der nicht-radioaktive 12C-Standard 5-(1-Hydroxy-2-[2-(4-methoxyphenyl)-1-methylethylamino]-ethyl)benzen-1,3-diol wurde analog zum 19F-Standard 20 in einer mehrstufigen konvergenten Synthese dargestellt. Die Markierungsvorläufer 4-(2-(Benzyl-[2-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)-2-hydroxyethyl]amino)propyl)phenol, 5-(1-Hydroxy-2-[2-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethylamino]ethyl)benzen-1,3-diol und Essigsäure-2-[benzyl-(1-methyl-2-(4-[2-(toluol-4-sulfonyloxy)ethoxy]phenyl)ethyl)amino]-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)-ethylester wurden ebenfalls dargestellt. Die radioaktiven Markierungen wurden bezüglich Lösungsmittel, Vorläuferkonzentration, Reaktionstemperatur und Basenzusatz optimiert. Mit dem fluorethylierten Derivat von Fenoterol, 25, wurden vorläufige in vitro-Evaluierung an isolierten Meerschweinchen-Tracheen, mit dem radioaktiv markierten Fluorethyl-Fenoterol wurden vorläufige PET-Studien an Meerschweinchen durchgeführt.

The role of the beta-2 adrenergic receptor in diseases such as asthma has long been discussed. Up to now, there exists no possibility to measure the beta-2 adrenoceptor status in lung in vivo. If a highly selective, subtype specific agonist were labelled with a positron emitting isotope like fluorine-18 or carbon-11 with minimal change to any of its biochemical properties, this would be an important tool to elucidate the role of the beta-2 adrenoceptor in the above mentioned diseases. The aim of this study therefore was to label Fenoterol, an agonist commonly used in asthma therapy with F-18 and C-11. The non-radioactive standard compounds 2-(benzyl-(2-[4-(2-fluoroethoxy)phenyl]-1-methylethyl)amino)-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)ethanol (20), 5-(2-(2-[4-(2-fluoroethoxy)phenyl]-1-methylethylamino)-1-hydroxyethyl)benzene-1,3-diol (25), 2-(benzyl-[2-(4-methoxyphenyl)-1-methylethyl]amino)-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)ethanol (32) and 5-(1-hydroxy-2-[2-(4-methoxyphenyl)-1-methylethylamino]-ethyl)benzene-1,3-diol were all prepared in multistep syntheses. The labelling precursors 4-(2-(benzyl-[2-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)-2-hydroxyethyl]amino)propyl)phenol, 5-(1-hydroxy-2-[2-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethylamino]ethyl)benzene-1,3-diol und acetic acid-2-[benzyl-(1-methyl-2-(4-[2-(toluol-4-sulfonyloxy)ethoxy]phenyl)ethyl)amino]-1-(3,5-bisbenzyloxy-phenyl)-ethylester were synthesised analogously. The labelling reactions were optimised as to their reaction temperatures, solvents, precursor concentrations and bases. With the F-19 standard compound 5-(2-(2-[4-(2-fluoroethoxy)phenyl]-1-methylethylamino)-1-hydroxyethyl)benzene-1,3-diol (25) in vitro experiments on isolated guinea pig trachea were undertaken. As the results showed that the affinity of the ligand to the receptor was unchanged, preliminary in vivo PET studies on guinea pigs were performed.