ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 102
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
.2 Ядерно-физические характеристики основных ПЭТ радионуклидов
.3 Методы получения радионуклида 18F
1.4 Нуклеофильное ароматическое радиофторирование
.5 Синтез [18F]фторбензальдегидов
2.1 Получение радионуклида фтор-18 в мишени циклотрона
.2 Получение комплексов [K+/K 2.2.2]18F- и [K+/K 2.2.2BB]18F-
В настоящее время синтез радиофармпрепаратов производят в автоматизированных системах синтеза (модулях) для предотвращения радиационных нагрузок на оператора и создания воспроизводимых условий для получения препарата. Синтез 3-[18F]-4M-BA выполняли на модуле TRACERlab FX-N-Pro производства GE Healthcare, установленном в лаборатории радиохимии ИМЧ РАН (см.рис.15,16).
Рис.15 Модуль TRACERlab FX-N-Pro (GE Healthcare)
Рис. 16 Схема модуля TRACERlab FX-N-Pro
Процесс полностью автоматизирован и управляется с помощью программы. Для данного синтеза была написана программа «18F-BA», состоящая из 2-х подпрограмм: «18F-NO2BT_2» ̶ получение комплексов [K+/K 2.2.2]18F- ([K+/K 2.2.2BB]18F-) и «18F-NO2 BT fluorination_3» ̶ реакция радиофторирования.
Для получения реакционноспособного фторирующего комплекса [18F]фторид-ион сорбировали на картридже QMA ("18F SEPARATION CARTRIDGE" на рис.16), предварительно кондиционировав его 10 мл карбоната калия и 20 мл бидистиллированной деионизированной воды с целью активации сорбента и создания подходящей среды для удерживания 18F-. Облученную воду H218O, содержащую радионуклид в химической форме [18F]фторид-иона, пропускали через картридж. Далее сорбированный радионуклид элюировали 2 мл раствора «QMA элюент», перенесенного током азота из вайла V1 ("Eluent" на рис.16). Количества реагентов в QMA элюенте в расчете на 1 синтез представлены в табл.5.
Табл. 5 Количества реагентов в QMA элюенте
| | QMA элюент | |
| | с K 2.2.2 | с K 2.2.2BB |
| для соотношения субстрат:криптанд - 1:1 и 2:1 | K2CO3 - 0,013 ммоль K 2.2.2 - 0,026 ммоль MeCN - 2 мл H2O - 90 мкл MeCN/ H2O=96/4 (v/v) | K2CO3 - 0,013 ммоль K 2.2.2BB - 0,026 ммоль MeCN - 2 мл H2O - 175 мкл MeCN/ H2O=85/15 (v/v) |
| для соотношения субстрат:криптанд - 1:2 | K2CO3 - 0,026 ммоль K 2.2.2 - 0,052 ммоль MeCN - 2 мл H2O - 180 мкл MeCN/ H2O=96/4 (v/v) | K2CO3 - 0,026 ммоль K 2.2.2BB - 0,052 ммоль MeCN - 2 мл H2O - 350 мкл MeCN/ H2O=85/15 (v/v) |
| | K2CO3 - 0,026 ммоль K 2.2.2 - 0,052 ммоль MeCN - 2 мл H2O - 350 мкл MeCN/ H2O=85/15 (v/v) | |
Так как для солюбилизации комплекса K+ с K 2.2.2BB требуется больше воды, ее содержание в QMA элюенте для K 2.2.2BB было повышено с 4 до 15%.
Элюат, содержащий [18F]фторид-ион, переносили в реакционный сосуд ("REACTOR 1" см.рис.16), в котором производили процедуру осушки комплекса под вакуумом при нагреве. Сначала температуру поднимали до 100°C, раствор упаривали в токе азота 3 минуты, далее добавляли порцию (1 мл) безводного безкислотного ацетонитрила из вайла V2, по истечении двух минут температуру повышали до 120°C, азеотропная осушка длилась еще три минуты. Таким образом получали свободный от следов влаги комплекс [K+/K 2.2.2]18F- ([K+/K 2.2.2BB]18F-).
.3 Получение 3-[18F]-4M-BA
Для проведения реакции радиофторирования к осушенному комплексу добавляли 4-метокси-3-нитробензальдегид (Sigma-Aldrich) в 1,5 мл ДМФА или ДМСО из вайла V3 ("Precursor" см.рис.16). Предварительно 4-метокси-3-нитробензальдегид был перекристаллизован из этанола и высушен под вакуумом в эксикаторе.
После завершения синтеза реакционный сосуд охлаждали ("COOLING AIR 1" см.рис.16) до 30°C, смесь разбавляли 1,5 мл ДМФА (из вайла V4) и транспортировали для отбора пробы.
.3.1 Проведение реакции в ДМСО
Радиофторирование 4-метокси-3-нитробензальдегида в ДМСО проводилось при 175°C с использованием K 2.2.2 и K 2.2.2BB. Время реакции 30 мин. После завершения синтеза реакционная смесь охлаждалась до 30°C и без добавления 1,5 мл ДМФА транспортировалась для отбора пробы.
2.3.2 Проведение реакции в ДМФА
Синтез 3-[18F]-4M-BA проводили при 140°C в ДМФА, при этом изменяемыми параметрами были:
· Время реакции - 15 и 30 мин
· Количество субстрата - 5 и 10 мг (0,028 ммоль и 0,055 ммоль)
· Количество криптатов калия - 12 и 24 мг (0,026 ммоль и 0,052 ммоль) соответственно для К 2.2.2 и K 2.2.2BB
· Соотношение субстрат:криптанд - 1:1, 2:1, 1:2 (см.табл.6)
Табл. 6 Выбранные соотношения субстрат:криптанд
| № | Соотношение субстрат:криптанд | Количество 4-метокси-3-нитробензальдегида, ммоль | Количество криптанда, ммоль |
| 1 | 1:1 | 0,028 (5 мг) | 0,026 |
| 2 | 2:1 | 0,055 (10 мг) | 0,026 |
| 3 | 1:2 | 0,028 (5 мг) | 0,052 |
2.4 Анализ реакционной смеси
Анализ реакционной смеси и определение выхода реакции радиофторирования определяли методом радио-ТСХ на силикагелевых пластинках (ЛенХром, Россия) 10x2 см.
Распределение радиоактивности по пластинке измеряли с помощью радио-ТСХ сканера MiniGita (Raytest, Германия) (см.рис.17).
Рис.17 Радио-ТСХ сканер MiniGita
Выход реакции радиофторирования определяли как отношение площади пика, соответствующего продукту, к сумме площадей всех радиоактивных пиков на хроматограмме. Идентификацию полученного продукта осуществляли сравнением соответствующего радиоактивного пятна с положением пятна в УФ свете нерадиоактивного «свидетеля».
В качестве подвижной фазы исследовали 3 системы:
· EtOAc/CH3COOH/CHCl3=4/1/1 (v/v)
· EtOAc/MeOH/Et3N=8/1.5/0.5 (v/v)
· EtOAc/MeOH/гексан=5/3/2 (v/v)
В итоге для определения эффективности радиофторирования были выбраны две из них: EtOAc/CH3COOH/CHCl3=4/1/1 (v/v) и EtOAc/MeOH/гексан=5/3/2 (v/v).
Rf продукта в системе EtOAc/CH3COOH/CHCl3=4/1/1 (v/v) составляет 0,64, [18F]фторида - 0,10; в системе EtOAc/MeOH/гексан=5/3/2 (v/v) Rf продукта - 0,65, [18F]фторида - 0,11.
3. Результаты и обсуждение
.1 Проведение реакции в ДМСО
Использование диметилсульфоксида позволяет проводить реакцию при высокой температуре 175°C (Tкип ДМСО 189°C). Но целевого продукта в реакционной смеси обнаружено не было при использовании обоих катализаторов.
Значительное ухудшение эффективности реакции радифоторирования при переходе от ДМФА к ДМСО было отмечено и в работе [29]. При радиофторировании 3-метокси-2-нитробензальдегида эффективность реакции уменьшилась с 67% в ДМФА до 6% в ДМСО, а 2-нитробензальдегида - с 84% в ДМФА до 68% в ДМСО.
Данные результаты авторы работы объясняют окислением альдегидной группы в среде ДМСО и, как следствие, дезактивацией [18F]фторид-иона из-за образования водородных связей с «кислыми» протонами карбоксильной группы. Механизм данного процесса приведен на рис.18:
Рис.18 Механизм окисления альдегидной группы до карбоксильной в среде ДМСО
3.2 Проведение реакции в ДМФА
Результаты опытов по проведению реакций нуклеофильного радиофторирования 4-метокси-3-нитробензальдегида (см.рис.12) в ДМФА приведены в табл.7.
Табл.7 Результаты радиофторирования 4-метокси-3 нитробензальдегида в ДМФА при T=140°C
| № | Соотношение субстрат: [K+/МФК] | tр-ции, мин | Эффективность радиофторирования по ТСХ (%) | |
| | | | [K+/K 2.2.2] MeCN/H2O =96/4 | [K+/K 2.2.2BB] MeCN/H2O =85/15 |
| 1 | 1:1 | 15 | 12,8; 13,1 | 11,5; 12,7 |
| 2 | 1:1 | 30 | 22,5; 23,0 | 25,4; 27,6 |
| 3 | 2:1 | 30 | - | 5,8-8,2 (n=4) |
| 4 | 1:2 | 15 | - | 9,3; 10 |
| 5 | 1:2 | 30 | 38,6; 40,1 16,5; 18,5* | 48,6-54 (n=3) |
*- при изменении соотношения MeCN/H2O c 96/4 (v/v) до 85/15 (v/v) в QMA элюенте
.2.1 Влияние времени реакции на эффективность радиофторирования
Было показано, что при соотношении субстрат:криптанд ̶ 1:1 и времени реакции 15 мин эффективность радиофторирования при использовании обоих криптандов была примерно одинаковой 13% (см. стр.1 в табл.7).
С увеличением времени реакции до 30 мин выход радиофторирования вырос примерно в два раза (23% для K 2.2.2 и 28% для K 2.2.2BB, см. стр. 2 в табл.7).
Дальнейшее увеличение времени реакции показалось нам нецелесообразным, так как радиохимический выход является функцией не только химического выхода, но и радиоактивного распада радионуклида. В работе [17] при радиофторировании 2-нитро- и 2-бромбензальдегидов в ДМФА (T=140°C) при достижении 30 мин было обнаружено, что выход радиофторирования выходит на плато постоянного значения или начинает падать примерно после 10-15 мин после начала реакции (см.рис.19).
Рис.19 Зависимость радиохимического выхода [18F]-меченных соединений от времени [17]
.2.2 Влияние количества субстрата на эффективность радиофторирования
Увеличение количества субстрата до 10 мг (соотношение субстрат:криптанд - 2:1) при времени реакции 30 мин не привело к достижению лучшего результата. Максимальный выход радифоторирования при этом с катализатором K 2.2.2BB составил 8% (см. стр.3 в табл.7), что значительно уступает эффективности реакции с 5 мг субстрата (28%, см.стр.2 в табл.7).
.2.3 Влияние количества криптата калия на эффективность радиофторирования
С целью изучения влияния основности реакционной среды на эффективность радиофторирования количество [K+/K 2.2.2]2CO3 и [K+/K 2.2.2BB]2CO3 было увеличено в 2 раза (соотношением субстрат:криптанд - 1:2).
В результате при времени реакции 30 мин эффективность конверсии 4-метокси-3-нитробензальдегида значительно увеличилась для обоих криптандов. Для K 2.2.2BB она составила 49-54% (n=3) (см. стр.5 в табл.7). Для того же криптанда при соотношении субстрат:криптанд - 1:1 при прочих равных условиях эффективность радиофторирования была примерно в два раза ниже ̶ 28% (см.стр.2 в табл.7, сравните хроматограммы на рис.20,21).