2-[18F]Fluorophenylalanine: Synthesis by Nucleophilic 18F-Fluorination and Preliminary Biological Evaluation

Daniel J. Modemann; Boris D. Zlatopolskiy; Elizaveta A. Urusova; Johannes Zischler; Austin Craig; Johannes Ermert; Mehrab Guliyev; Heike Endepols; Bernd Neumaier

doi:10.1055/s-0037-1611370

Synthesis, Table of Contents

Synthesis 2019; 51(03): 664-676
DOI: 10.1055/s-0037-1611370

feature

2-[¹⁸F]Fluorophenylalanine: Synthesis by Nucleophilic ¹⁸F-Fluorination and Preliminary Biological Evaluation

Authors

Daniel J. Modemann §

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de
Boris D. Zlatopolskiy §

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany

^cUniklinik Köln, Klinik für Nuklearmedizin, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany
Elizaveta A. Urusova

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany
Johannes Zischler

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de
Austin Craig

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany
Johannes Ermert

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de
Mehrab Guliyev

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany
Heike Endepols

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany

^cUniklinik Köln, Klinik für Nuklearmedizin, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany
Bernd Neumaier *

^aForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM-5, Nuklearchemie, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany Email: b.neumaier@fz-juelich.de

^bUniklinik Köln, Institut für Radiochemie und Experimentelle Molekulare Bildgebung, Kerpener Str. 62, 50937 Köln, Germany

^dMax-Planck-Institut für Stoffwechselforschung, Gleueler Str. 50, 50931 Köln, Germany

Abstract

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Abstract

2-[¹⁸F]Fluorophenylalanine (2-[¹⁸F]FPhe), a promising PET tracer for imaging of cerebral infarction and tumors, was efficiently prepared from an easily accessible iodonium salt precursor using Cu-mediated radiofluorination under ‘low base’ or ‘minimalist’ conditions. Whereas significant racemization was initially observed if the ‘minimalist’ protocol was applied for radiolabeling, it was completely suppressed by the careful adjustment of ¹⁸F^– preprocessing. The initial biological study revealed a higher uptake of 2-[¹⁸F]FPhe in different tumor cells in comparison to that of [¹⁸F]FET. In contrast to 4-[¹⁸F]FPhe, which suffered from rapid defluorination in vivo, 2-[¹⁸F]FPhe demonstrated a sufficient in vivo stability. Conclusively, 2-[¹⁸F]FPhe is a promising PET probe that is now readily available using Cu-mediated radiofluorination under ‘minimalist’ or ‘low base’ conditions. The simplicity of the translation of the proposed procedures to automated synthesis modules allows a broad biological evaluation of 2-[¹⁸F]FPhe. Notably, a novel protocol for the preparation of N-Boc protected amino acids from the respective Ni-Schiff base complexes was developed that avoided application of strongly acidic conditions.

Key words

amino acids tracer - fluorine-18 - positron emission tomography - radiolabeling

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References

References
1 Sánchez-Crespo A, Andreo P, Larsson SA. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 2004; 31: 44
2 Langen KJ, Galldiks N, Hattingen E, Shah NJ. Nat. Rev. Neurol. 2017; 13: 279
3 Heiss P, Mayer S, Herz M, Wester HJ, Schwaiger M, Senekowitsch-Schmidtke R. J. Nucl. Med. 1999; 40: 1367
4 Bodsch W, Coenen HH, Stöcklin G, Takahashi K, Hossmann KA. J. Neurochem. 1988; 50: 979

5a Zlatopolskiy BD, Zischler J, Krapf P, Zarrad F, Urusova EA, Kordys E, Endepols H, Neumaier B. Chem. Eur. J. 2015; 21: 5972
5b Zischler J, Krapf P, Richarz R, Zlatopolskiy BD, Neumaier B. Appl. Radiat. Isot. 2016; 115: 133

6 Ichiishi N, Brooks AF, Topczewski JJ, Rodnick ME, Sanford MS, Scott PJ. Org. Lett. 2014; 16: 3224
7 Murakami M, Takahashi K, Kondo Y, Mizusawa S, Nakamichi H, Sasaki H, Hagami E, Iida H, Kanno I, Miura S, Uemura K. J. Labelled Compd. Radiopharm. 1988; 25: 773
8 Ogawa T, Miura S, Murakami M, Tida H, Hatazawa J, Inugami A, Kanno I, Yasui N, Sasajima T, Uemura K. Eur. J. Nucl. Med. 1996; 23: 889
9 Ito H, Hatazawa J, Murakami M, Miura S, Iida H, Bloomfield PM, Kanno I, Fukuda H, Uemura K. J. Nucl. Med. 1995; 36: 1232
10 Hatazawa J, Itoh H, Shimosegawa E, Kanno I, Murakami M, Miura S, Iida H, Okudera T, Inugami A, Ogawa T, Fujita H, Satoh Y, Nagata K, Hirata Y, Uemura K. Ann. Nucl. Med. 1994; 8: 213

11a Wang Y, Song X, Wang J, Moriwaki H, Soloshonok VA, Liu H. Amino Acids 2017; 49: 1487
11b Sorochinsky AE, Aceña JL, Moriwaki H, Sato T, Soloshonok VA. Amino Acids 2013; 45: 691
11c Sorochinsky AE, Aceña JL, Moriwaki H, Sato T, Soloshonok VA. Amino Acids 2013; 45: 1017
11d Aceña JL, Sorochinsky AE, Soloshonok VA. Amino Acids 2014; 46: 2047

12 Zlatopolskiy BD, Zischler J, Schäfer D, Urusova EA, Guliyev M, Bannykh O, Endepols H, Neumaier B. J. Med. Chem. 2018; 61: 189
13 Qin L, Hu B, Neumann KD, Linstad EJ, McCauley K, Veness J, Kempinger JJ, DiMagno SG. Eur. J. Org. Chem. 2015; 5919
14 Zischler J, Kolks N, Modemann D, Neumaier B, Zlatopolskiy BD. Chemistry 2017; 23: 3251
15 Richarz R, Krapf P, Zarrad F, Urusova EA, Neumaier B, Zlatopolskiy BD. Org. Biomol. Chem. 2014; 12: 8094
16 Schäfer D, Weiß P, Ermert J, Castillo Meleán J, Zarrad F, Neumaier B. Eur. J. Org. Chem. 2016; 4621
17 Barnes DM, Barkalow J, Plata DJ. Org. Lett. 2009; 11: 273
18 Nic M., Jirat J., Kosata B.; IUPAC Goldbook; https://goldbook.iupac.org/src/src_PAC1994662513.html (01.08.2018)
19 Kuik WJ, Kema IP, Brouwers AH, Zijlma R, Neumann KD, Dierckx RA. J. O, DiMagno SG, Elsinga PH. J. Nucl. Med. 2015; 56: 106
20 Amira A, K’tir H, Berredjem M, Aouf N.-E. Monatsh. Chem. 2013; 145: 509
21 Pozdnev VF. Int. J. Pept. Protein Res. 1992; 40: 407
22 Huihui KM, Caputo JA, Melchor Z, Olivares AM, Spiewak AM, Johnson KA, DiBenedetto TA, Kim S, Ackerman LK, Weix DJ. J. Am. Chem. Soc. 2016; 138: 5016
23 Koch S, Schollmeyer D, Lowe H, Kunz H. Chemistry 2013; 19: 7020
24 Belokon’ YN, Tararov VI, Maleev VI, Savel’eva TF, Ryzhov MG. Tetrahedron: Asymmetry 1998; 9: 4249
25 Hamacher K, Coenen HH. Appl. Radiat. Isot. 2002; 57: 853
26 Qi J, Leahy RM, Cherry SR, Chatziioannou A, Farquhar TH. Phys. Med. Biol. 1998; 43: 1001
27 Vollmar S, Hampl J, Kracht L, Herholz K. Advances in Medical Engineering, Springer Proceedings in Physics 2007; 114: 98

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