Corso di radiochimica. Reagenti alchilanti marcati con radioisotopi per la PET. C. Pascali - A. Bogni

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1 Corso di radiochimica Reagenti alchilanti marcati con radioisotopi per la PET C. Pascali - A. Bogni

2 [ C]CH I (T = 20.3 min) 3 ½ 4CO 2 + 3LiAlH 4 LiAl(OCH 3 ) 4 + 2LiAlO 2 LiAl(OCH 3 ) 4 + 4H 2 O Al(OH) 3 + LiOH + 4CH 3 OH CH 3 OH + HI CH 3 I + H 2 O Purificazione attraverso trappole (ascarite e P 2 O 5 ) Resa rad. 90% d.c. Tempo preparazione 6-10min da EOB.

3 [ C]CH I: punti deboli 3! Attività specifica tipica: Ci/μmole. E richiesta molta attenzione nella preparazione per raggiungere valori elevati! HI è un agente aggressivo e di difficile rimozione! Preparazione e automazione laboriose.

4 Suggerimenti per ottenere alte attività specifiche con [ 11 C]CO 2 Crouzel C. et al. (1987). Appl.Radiat.Isot. 38,, 601.! Target di piccolo volume! Gas ad alta purezza e trappole per CO 2 sulla linea di alimentazione del gas target! Tubi in acciaio! Bombardamenti brevi con alte correnti! Lavare targets nuovi con acido fosforico! Ridotte quantità di LiAlH 4 e THF (si è arrivati fino a 50μL L 0.05M).

5 Holschbach M. et al. (1993). Appl.Radiat.Isot. 44,, P + I I - + CH 3 OH 160 C 3 P + I OH - + CH 3 I 3 P O + HI Sottoprodotti in colonna Colonna di Ph 3 PI 2 su allumina riutilizzabile per diverse Sintesi.

6 Preparazione di [ 11 C]CH 3 I in fase Larsen P. et gassosa (I) et al. (1997). Appl.Radiat.Isot. 48,, 153 CH 4 + X 2 CH 3 X + HX Reazioni collaterali: CH 3 X + X 2 CH 2 X 2 + CHX 3 + CX 4 CH 3 X + HX CH 4 + X 2 CH 3 X + H 2 CH 4 + HX Eliminate rimuovendo CH 3 I e HI dalla reazione man mano che si formano e operando a T controllata.

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9 Preparazione di [ 11 C]CH I in 3 fase gassosa: vantaggi (II)! Eliminato LiAlH 4 (fonte di carrier)! Attività specifica superiore (15 Ci/µmole)! Eliminato HI! Riutilizzo ripetitivo del sistema fino 10 volte! Impurezza maggiore CH 4, occasionalmente CO O e CO 2. Non inficiano però la reazione successiva.

10 [ 11 C]MeOTf 11 C] 11 C]! Molto più reattivo di [ 11 C]MeI - condizioni più blande (T<) e velocità superiori (t<) - occorre meno substrato - meno problemi di separazione e di reperibilità del precursore 11 C]! Meno volatile di [ 11 C]MeI - più facilmente intrappolato in piccoli reattori.

11 [ 11 C]MeI Grafite/AgOTf 200 C 7 min da EOB % conversione da MeI: 98-99% [ 11 C]MeOTf! Flusso MeI: : fino a 100 ml/min min! Colonna riusata per diverse preparazioni! Test colorimetrico per distinguere MeOTf da MeI! Funziona anche con MeBr e MeCl.

12 Reagenti alchilanti: 18 F vs. 11 C!T ½ più lungo (109.8 vs min): - maggior numero di dosi - più idoneo per traccianti con lento wash-out o lento uptake - possibilità di trasporto!attività specifica più alta!ß + di energia inferiore.

13 18 F]FCH 2 I [ 18 Zheng L. et al. (2000). (2000). Appl.Radiat.Isot. 52,, 55 CH 2 I 2 F -, K 2 CO 3, K CH 3 CN Tamb 1 FCH 2 I b.p. 181 C b.p. 53 C Separazione (incompleta) per distillazione. Resa rad. max. 40% ma poco riproducibile.

14 Bergman J. et al. (2001). Appl.Radiat.Isot. 54,, 927 CH 2 X 2 F -, K 2 CO 3, K CH 3 CN 11O C FCH 2 X X=Br, I FCH 2 I separato per distillazione FCH 2 Br gascromatografia FCH 2 I FCH 2 Br resa rad % 6 d.c. purezza rad.. 95% (impurezze( fredde) resa rad.. 42% d.c. (25% se purificato) purezza rad.. 95%.

15 18 F]FCH 2 OTf (I) [ 18 Iwata R. et al. (2002). Appl.Radiat.Isot. 57,, 347 CH 2 Br 2 F -, K 2 CO 3, K CH 3 CN, reflux 47% d.c. FCH 2 Br b.p. 97 C b.p C AgOTf 190 C 99% d.c. FCH 2 OTf Separazione per distillazione insufficiente. passaggio su Silica Sep-Paks a Tamb.

16 [ F]FCH OTf (II) 2 via 18 FCH 2 Br 22% d.c. 18 F-colina via 18 FCH 2 OTf 84% d.c. (40% da EOB, 30 ) Tecnica usata: metilazione on-column con flusso 30 ml/min.

17 Tecniche di metilazione! Bubbling (classica) Lenta ed elaborata nella rimozione del solvente! On-column (Pascali C. et al. (2000) JLCR Pratica e veloce JLCR 43,, 195)! Su loop (Iwata R. et al. (2001). Appl.Rad.Isot. Appl.Rad.Isot. 55,, 17) Richiede meno precursore e semplifica introduzione in HPLC

18 18 F n X n=1-3 X=Br, I, TsO, TfO Alternativa: fluorurazione diretta, per es.: N n OTf Limiti: - protezione di gruppi interferenti con 18 F - - condizioni basiche favoriscono ciclizzazione - occorrono studi in vivo sul precursore.

19 X n Y X 18 F n n = 1-2 X ey = alogeni, MsO, TsO, TfO Problemi:! il reagente marcato deve essere un buon agente alchilante! come separare il prodotto in modo semplice dai reagenti, specialmente dall eccesso di precursore.

20 Es. 1: Shiue et al. (1986). JLCR 24,, 55. X n X dry 18 F - K 2 CO 3 /K CH 3 CN, 75 C, 10min X 18 F n n=1-2 X=I o Br resa rad % resa rad. 5% se n=1 Purificazione: diluizione con H 2 O, passaggio su C18 Sep-Pak Pak,, lavaggio con H 2 O, eluizione con pentano, anidrificazione su K 2 CO 3. Insufficiente!

21 Es. 2: Block D. et al. (1987). JLCR 24,, X n X dry 18 F - K 2 CO 3 /K reflux, CH 3 CN, 10min 18 F n X X Resa radiochimica d.c. (%) n=1 n=2 n=3 Br TsO MsO

22 Es. 3: Comagic et al. (2002). Appl.Radiat.Isot. 56,, 847 Br Br dry 18 F - K 2 CO 3 /K CH 3 CN, 70 C, 3min Br 18 F resa rad % purezza rad. 98% Purificazione: diluizione con H 2 O e fissaggio su LiChrolut-EN Sep-Pak Pak. Eluizione con CH 3 CN e passaggio attraverso Allumina B B (blocca il precursore).

23 Es. 4: Schirmacher R. (2002). Appl.Radiat.Isot. 56,, 511 Precursore: TsO-(CH 2 ) 2 -OTs Purificazione di 18F- (CH 2 ) 2 -OTs: aggiunta di H 2 O, trasferimento su C18 Sep-Pak, eluizione con CH 3 CN/H 2 O 50:50 che rimuove solo il prodotto. Questo viene fissato su LiChrolut-EN sep- Pak,, asciugato con He ed eluito con DMF o altro solvente. Resa rad.. dopo purificazione: 80% d.c....

24 Es. 5 Mulholland G. et al. (1999). JLCR 42,, s F OTf AgOTf 300 C Option 1 Gas phase triflate formation b.p. 115 C distill. O O O S O (a) 18 F - label 18 F OSO 3 - HBr/PPA 18 F + Br Br Br (b) isolate 2 on anion exch. resin (optional) C b.p. 74 C b.p. 131 C Pass 18 FC 2 H 4 Br into reaction solution with precursor and AgOTf. 18 FC 2 H 4 BrOTf forms in solution, reacts fast with precursor distill. Option 2: in sito triflate formation

25 Sintesi [11C]metionina metionina: confronto vecchia e nuova procedura Modulo commerciale Nuovo metodo Durata 35 min 11 min Affidabilità alta 100% (oltre 130 sintesi finora) Resa radioch. a EOS 10% 75%