放射性氟同位素18F引入的点击化学

In practice of medicinal radiochemistry, the most common method for introduction of 18F to organic molecules is still the simple nucleophilic displacements of alkyl or aryl halides or pseudo halides. The radiochemistry yields usually are not good. Similar to the click chemistry, our goal is developing a new method which can introduce 18F in M18F (M = alkali metal) to organic molecular under very simple conditions and with very high radiochemistry yields (18F click Reaction). Our hypothesis is using the hydrogen bond network as the reaction medium to activate M18F. We have developed a widely applicable nucleophilic (radio)fluoro-click reaction of ynamides, it is the first 18F addition protocol to C-C unsaturated bonds with extraordinarily high radiochemical yields. In this proposal, we plan to develop: 1) hydrogen bonding network- M18F-electrophile system which can react with C-C unsaturated bonds; 2) trapping of 18F with strained systems; 3) trapping of 18F with carbene and carton cation. If successful, our method will have great potential for introduction of 18F for PET imaging.

在放射医学实践中,引入放射性氟同位素（18F）到有机分子的方法主要还是简单的亲核取代反应，放射化学收率通常也不高。我们的目标是和点击化学类似，将M18F(M为碱金属)中的氟元素在简单条件下，以极高的效率引入到炔烃等常见官能团(18F点击反应)。我们的设想是利用氢键网络为反应介质,以M18F为原料实现18F点击反应。以常见的氟代醇形成的氢键网络为反应介质，我们实现了首例18F加成到C-C不饱和键的反应.以此为基础,我们计划发展1)氢键网络-碱金属氟化物-亲电试剂系统(HBN-MF-E+)对C-C不饱和底物的加成;2)氢键网络-碱金属氟化物对环张力体系的加成;3)碳正离子和缺电子金属卡宾捕捉MF/M18F. 如果成功的话,我们将能以前所未有的灵活性引入18F到药物分子中,并将其用于正电子发射断层扫描（PET）,在医疗诊断和新药研发中发挥较大的作用.

基于放射性氟同位素（18F）和其他放射性卤素的正电子发射断层扫描在医疗诊断和新药研发中起着越来越重要作用。在放射医学实践中,引入放射性氟同位素（18F）到有机分子的方法主要还是简单的亲核取代反应，放射化学收率通常也不高。根据研究计划，我们发展了新一代广泛适用的能够利用碱金属氟化物MF(M18F)的氟化方法(18F点击反应);并且还将我们的方法拓展到其他放射性卤素（如125I）的引入。更具体而言，取得了以下成果：1）成功实现了小分子药物中常见的ArC[18F]F2类型化合物的放射性18F的标记实验；2）不平衡离子对催化的氟化反应也获得成功，并实现了流动氟化反应（flow chemistry）；）以有机合成中常见的有机硼酸为原料，我们在放射性125I标记常见的苯环上取得了成功。4）我们还在放射性18F标记常见的炔烃和烯烃原料上取得了进展；5）发展了一个氢键网络主导的非常高效的炔烃双卤化反应 (包括放射性125I的引入)；在上海分子影像探针工程技术研究中心和复旦大学生物医学影像转化研究中心进行的放射实验也取得了良好的初步结果。我们的其他拓展成果包括：温和碱催化的二氟烯烃的合成；钴催化的烷基醛的氧化;温和碱催化的杂环化合物的合成；高机械强度的负载催化剂等。