CN1765911A - 2－18f－2－脱氧－d－葡萄糖的合成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PET(正电子发射断层显像)的应用领域，具体涉及PET技术中最常用的放射性药物2－¹⁸F－2－脱氧－D－葡萄糖(¹⁸F－FDG)的合成工艺。本发明所述的2－¹⁸F－2－脱氧－D－葡萄糖(¹⁸F－FDG)的合成工艺，包括以下步骤：(a)亲核氟化试剂¹⁸F的在柱捕集；(b)亲核取代反应的准备；(c)亲核氟化反应；(d)氟化中间体的在柱捕集；(e)在柱固相碱水解；(f)在柱中和及分离纯化。本发明所述的合成工艺可应用于现有的主流设备如TRACERlab FX_F－N、TRACERlab F_x FDG及其他¹⁸F－FDG自动化合成系统中，相对于上述设备的现有工艺，本合成工艺是一种更为简易、快速、高效、高稳定性、高纯度的¹⁸F－FDG合成工艺。本发明所述的合成工艺也可用于制造新型¹⁸F－FDG合成模块。

Description

2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖的合成工艺

技术领域

本发明涉及PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层显像)的应用领域，具体涉及PET技术中最常用的放射性药物2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(¹⁸F-FDG)的合成工艺。

背景技术

PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层显像)是利用光子准直原理和r闪烁探测技术，在体外探测示踪剂所产生湮没辐射的光子，采集的信息通过计算机处理后显示出靶器官的断层图像并给出定量生理参数。目前PET已成为临床工作中一个非常重要的诊断工具，尤其在癌症的早期诊断及大脑功能成像方面，对于恶性肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病早期诊断、早期治疗、疗效观察及临床随访等具有不可替代的作用。

PET显像必须具有正电子发射型放射性示踪剂，而且其图象质量、临床检查项目依赖于正电子放射性药物质量和种类。2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(2-Deoxy-2-¹⁸F-Fluoro-D-Glucose，¹⁸F-FDG)为带有¹⁸F放射性标记的药物，是最常用的PET放射性药物(亦称显像剂)，已广泛用于肿瘤、心血管疾病及神经精神疾病的PET显像研究。随着PET技术的不断发展，¹⁸F-FDG的需求量不断增加，所以，高效、简单、快速合成¹⁸F-FDG对发展PET分子影像学技术以及临床工作具有极其重要的意义。

¹⁸F-FDG的合成原理主要有亲电取代法和亲核取代法两种。亲核取代法由于亲核试剂¹⁸F易得，特别是可获得高放化产率的无载体¹⁸F-FDG，目前已成为¹⁸F-FDG最主要合成方法。亲核取代法包括亲核氟化和水解两步反应。亲核氟化包括液相氟化法[参考文献5，9]与在柱固相氟化法[参考文献10]，液相氟化法特别是相转移催化法(如氨基聚醚相转移催化剂K222)，由于合成效率高而倍受人们青睐，但氟化反应必须保持绝对无水。近来，离子液体催化剂的应用[参考文献11，12]，可在少量水存在下发生氟化反应，简化了合成步骤和缩短了合成时间，但¹⁸F-FDG的放化纯度和合成产率有待于进一步提高。水解反应又分为酸(盐酸)水解[参考文献5，7，8]和碱(氢氧化钠)水解[参考文献1，2，3，4，14]两种方法。液相碱(氢氧化钠)水解法由于可在室温进行，反应时间短，并可获得高放化产率¹⁸F-FDG，已成为¹⁸F-FDG自动化生产的首选方法。但液相碱水解法可能会产生一定量的¹⁸F-FDG对映体2-¹⁸F-2-脱氧-D-甘露糖(¹⁸F-FDM)。近年来，在柱氢氧化钠水解法已应用于¹⁸F-FDG合成[参考文献13，15，16，1]，该法即使用高浓度碱溶液进行在柱水解，也很难发现¹⁸F-FDM，因而引起人们的高度重视，但分离纯化仍较麻烦。

由于正电子放射性核素半衰期短、放射性活度较强，所以单纯手工标记很难完成，为此须采用化学合成系统。正电子放射性药物化学合成系统将医用回旋加速器生产的正电子放射性核素标记到一些化学底物上，从而形成正电子放射性药物。

目前国内外对于¹⁸F-FDG快速高产率合成的典型成熟工艺主要分为两大类：(1)液相氟化+碱水解法，其代表为美国通用电器公司(医疗系统部)的TRACERlab F_X FDG自动化合成系统的¹⁸F-FDG合成模块；(2)液相氟化+在柱固相碱水解法，其代表为美国通用电器公司(医疗系统部)的TRACERlab M_X FDG自动化合成系统的¹⁸F-FDG合成模块。TRACERlab系统最早由比利时Coincidence Technologies公司研制，是业界公认的合成FDG的装置，将该合成装置与回旋加速器结合使用，即可生产出FDG成品。美国通用电器公司(GE公司)于2001年8月收购Coincidence公司，并继续开发PET成像用的放射药物的合成系统。根据临床应用角度，GE公司的¹⁸F-FDG化学合成系统分成两种类型：(1)专用型：TRACERlab F_X FDG、TRACERlab M_X FDG等；(2)多用途型：TRACELAB FX_F-N、TRACELAB FX_F-E等。

以TRACERlab F_X FDG的¹⁸F-FDG合成模块为例，液相氟化+碱水解法的主要合成工艺流程如下：阴离子小柱捕集加速器生产的¹⁸F^-，用含相转移催化剂Kryptofix 2.2.2(K222)和K₂CO₃的乙腈水溶液洗脱¹⁸F^-至氟化反应瓶中，在密封反应瓶中减压通He加热除水；加溶于乙腈的前体溶液，在85℃左右氟化反应约5分钟，通He减压加热除去乙腈；加水2mL，90℃保温50秒后，冷却至35℃，加1mL 1mol/L NaOH溶液1mL，保温约2分钟；经一体化柱(含PS-H⁺、PS-HCO₃、Al₂O₃和HR-P柱)分离纯化(PS：聚苯乙烯)，得¹⁸F-FDG注射液。TRACERlab F_X FDG合成系统采用密封反应瓶和可控合成程序软件，氟化反应前采用减压加热除水，不需要延长He气传输时间，合成过程随时可控，且¹⁸F-FDG放化产率较稳定(未校正放化产率一般可达60％)，¹⁸F-FDG注射液中几乎无未蒸发的乙腈。但是，该合成工艺也具有以下不足：(1)由于需要购买成套的原料试剂盒，特别是需购买进口高价的成套分离纯化柱，生产成本价格昂贵。(2)加速器生产的含¹⁸F^-靶水，需先传输至一个锥型小瓶，再转移至Sep-Pak QMA小柱，造成少量¹⁸F^-放射性损失，并增加了总合成时间，且不便于观察QMA小柱捕集的¹⁸F^-活度。(3)总合成时间较长，约为28分钟。

以TRACERlab M_X FDG的¹⁸F-FDG合成模块[参考文献2]为例，液相氟化+在柱固相碱水解法的主要合成工艺流程如下：阴离子小柱捕集加速器生产的¹⁸F^-后，用含相转移催化剂Kryptofix 2.2.2.(K222)和K₂CO₃的乙腈水溶液洗脱¹⁸F^-至氟化反应瓶中，在反应瓶中加乙腈通N₂共沸除水，重复三次；加溶于乙腈的前体溶液，在85℃左右氟化反应约5分钟；不需除乙腈，直接加水26～30mL，混合溶液通过Sep Pak Plus ^tC18小柱(Waters公司)，用10mL水淋洗小柱，重复2～4次，N₂吹干；在小柱中加入2mol/L NaOH溶液约0.8mL，室温保持2分钟；用水淋洗小柱，淋洗液经柠檬酸缓冲液和盐酸中和后，经Sep PakAl₂O₃中性小柱和Sep Pak Plus ^tC18小柱纯化，得¹⁸F-FDG注射液。该合成系统简化了水解过程，水解后不需加热蒸发除乙腈，可得到高对映纯度和高放化产率的¹⁸F-FDG，但仍具有以下缺点：(1)氟化反应前需要多次加乙腈通N₂共沸除水。(2)氟化中间体需与大量水(大于25mL)混合后，通过Sep Pak Plus ^tC18小柱捕集氟化中间体，且用大量水(大于20mL)淋洗，以便除去乙腈、毒性物质K222和未反应的¹⁸F^-，从而造成一定量的氟化中间体损失，也不能完全除去毒性物质K222，并给操作带来了麻烦，增长了合成时间。(3)没有使用阳离子交换柱(H⁺型)除毒性物质K222，所得注射液可能含微量K222。(4)合成时间仍较长，最短也需约23分钟。(5)由于需要购买成套的原料试剂盒和合成套板，生产成本价格昂贵。

TRACERlab FX_F-N是一种生产¹⁸F标记(亲核)示踪物产品的简单而高效的自动化系统。该系统通过相转移催化剂将¹⁸F转化为有机复合物，然后与底物进行反应。系统能够自动进行反应器蒸干，然后在30℃到200℃的温度范围内操作，采用一体化制备放射性/紫外-高效液相色谱系统进行纯化。为了从放射性/紫外-高效液相色谱溶媒中分离产品，该系统整合入一个固相萃取系统。最后，将产品消毒过滤就可以得到注射用的溶液。该系统通过应用软件，所有的步骤易于程序化。通过调整操作程序，本系统可以生产多种¹⁸F标记的正电子放射性示踪剂，因此具有广泛的应用前景。相对于专用于自动化合成¹⁸F-FDG的TRACERlab F_X FDG合成系统，TRACERlab FX_F-N自动化合成系统的工艺流程与TRACERlab F_X FDG合成系统相类似，只增加了HPLC分离纯化系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(¹⁸F-FDG)的合成工艺，为液相氟化+在柱固相碱水解法，可应用于现有的主流设备如TRACERlab FX_F-N、TRACERlab F_XFDG及其他¹⁸F-FDG自动化合成系统中，相对于上述设备的现有工艺，本合成工艺是一种更为简易、快速、高效、高稳定性、高纯度的18F-FDG合成工艺。本发明所述的合成工艺也可用于制造新型¹⁸F-FDG合成模块。

本发明所述的2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(¹⁸F-FDG)的合成工艺，包括以下步骤：

(a)亲核氟化试剂¹⁸F^-的在柱捕集：由医用回旋加速器通过¹⁸O(p，n)¹⁸F核反应生产¹⁸F^-靶水，在惰性气体传输下，经过置于放射性探测器中的QMA(四甲基胺)阴离子小柱，¹⁸F^-被捕集在柱上，回收¹⁸O^-水；

(b)亲核取代反应的准备：在真空条件下，含相转移催化剂的质子惰性溶剂将¹⁸F^-洗脱入密封反应瓶中，加热混合溶液至60～95℃，减压蒸发，得到干燥的相转移催化剂-¹⁸F^-复合物；

(c)亲核氟化反应：在惰性气体作用下，溶解于质子惰性溶剂的前体三氟甘露糖溶液被压入步骤b中所述反应瓶中，80～90℃加热反应5～10分钟，减压，冷却；

(d)氟化中间体的在柱捕集：在惰性气体作用下，水被压入到反应瓶中，与氟化中间体混合，混合物通过C18小柱(碳十八小柱)，氟化中间体被捕集在柱上，用惰性气体吹干小柱；

(e)在柱固相碱水解：碱溶液被装载到C18小柱中，室温水解2-3分钟；

(f)在柱中和及分离纯化：用水淋洗C18小柱，洗提液依次通过C18小柱、AG50w-X8小柱、Al₂O₃中性分离小柱及无菌滤膜，收集洗提液，得中性¹⁸F-FDG注射液。

本发明所述的合成工艺中，所述的惰性气体优选为He气。

本发明所述的合成工艺中，所述的相转移催化剂优选为氨基聚醚相转移催化剂Kryptofix 2.2.2.，或者四正丁基铵盐，如四正丁基碳酸氢铵，即(n-Bu)₄NHCO₃。Kryptofix2.2.2.为4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双环[8，8，8]廿六碳烷(Kryptofix2.2.2，K222)，可选用德国Merck公司产品；K222通常与K⁺共用，K⁺的来源可选用K₂CO₃。

本发明所述的合成工艺中，所述的质子惰性溶剂优选为乙腈、DMSO(二甲亚砜)或DMF(二甲基甲酰胺)。

步骤c的优化：所述的C18小柱为依次连结的1至2个C18小柱。

步骤c中废液的处理：经C18小柱流出的液体传输至AG50w-X8小柱和Al₂O₃中性分离小柱，分别捕集相转移催化剂、游离F^-，回收废液。

步骤e中，所述的碱溶液为NaOH溶液或者KOH溶液。

步骤f的优化：所述的C18小柱为依次连结的1至2个C18小柱。

步骤f中，所述的AG50w-X8小柱是按如下方法制备的：捣空C18小柱或Al₂O₃中性分离小柱，弃去柱内填充剂，小柱先侵泡在75％消毒酒精中消毒后，弃去消毒液，再侵泡在无菌水中，弃去无菌水，晾干。经酒精消毒和无菌水清洗后，装载H⁺型AG50w-X8树脂，得AG50w-X8小柱。AG50w-X8树脂是磺酸基连接在苯乙烯二乙烯基苯共聚物上的一种强阳离子交换树脂。

本发明所述的合成工艺中，所述的QMA阴离子小柱为Sep Pak QMA阴离子小柱，所述的C18小柱为Sep Pak C18小柱或Sep Pak plus C18小柱，所述的Al₂O₃中性分离小柱为Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱。Sep-Pak是美国Waters公司的著名品牌，Sep Pak QMA阴离子柱、Sep Pak C18小柱或Sep Pak plus C18小柱、Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱均为Waters公司(http：//www.waters.com)的产品。

本发明所述的¹⁸F-FDG的合成工艺具有以下优点：

(1)适用于现有的主流设备如TRACERlab FX_F-N、TRACERlab F_X FDG及其他¹⁸F-FDG自动化合成系统，既达到国外合成工艺所得的产品质量水平，又改进了现有工艺，克服了其局限性，合成过程可控，放化产率高，合成效率稳定，化学纯度高。

(2)采用现有的TRACERlab FX_F-N合成工艺时，需要将回旋加速器生产的¹⁸F^-靶水先传输至TRACERlab FX_F-N合成系统内的一个锥型小瓶，再转移至Sep-Pak QMA阴离子小柱中；本发明所述的合成工艺是将回旋加速器生产的¹⁸F^-靶水直接传输至置于放射性探测器内的Sep-Pak QMA阴离子小柱中，减少了¹⁸F^-放射性的损失，缩短了总合成时间，简化操作过程，而且便于观察QMA小柱捕集的¹⁸F^-活度。

(3)现有的TRACERlab FX_F-N合成工艺在氟化反应后，需要加热预定的时间以蒸发去除氟化中间体中的乙腈等溶剂；本发明所述的合成工艺采用在柱固相碱水解法，不需蒸发去除氟化中间体中溶剂的步骤，而是采用少量水和氟化中间体混合后通过C18小柱，小柱经He气等惰性气体吹干后，除去乙腈等质子惰性溶剂，可减少氟化中间体的损失，简化合成工艺，减少合成时间。

(4)现有的TRACERlab FX_F-N合成工艺，对生成物的固相萃取净化步骤是将生成物转移到盛有多倍于生成物体积(生成物峰值体积的10倍)的消毒水的烧瓶中，然后将此溶液压过盛有C-18的固相萃取柱；本发明所述的合成工艺采用自制AG50w-X8小柱，以及商品化的Sep Pak Plus C18小柱和Sep Pak Al₂O₃中性小柱的分离纯化法代替用大量水淋洗C18小柱的方法，同样能去除游离¹⁸F^-和K222等相转移催化剂(毒性物质)，可将注射液中K222含量降到测不出的程度。

(5)现有的TRACERlab F_X FDG合成工艺采用一体化柱(含PS-H⁺、PS-HCO₃、Al₂O₃和HR-P柱)分离纯化，需购买成套分离纯化柱，使¹⁸F-FDG的生产与维护成本高昂，不利于临床推广应用；本发明所述的合成工艺利用较便宜的分离小柱，如自制AG50w-X8小柱以及商品化C18小柱和Al2O3中性小柱，代替成套分离纯化柱，经小柱直接中和与分离纯化后，便可获得高产率和高纯度的¹⁸F-FDG注射液，生产成本降低，且更换方便。AG50w-X8小柱用于除去K222或四正丁基铵盐等相转移催化剂，Al₂O₃中性小柱用于除去未反应的¹⁸F^-，C18小柱用于除去未完全水解的氟化中间体和前体。碱水解产物不需用盐酸和含AG11A8柱中和，Sep Pak C18小柱经碱水解后的洗脱液，可用自制AG50w-X8小柱中和成中性(pH 6～7)。

(6)本发明所述的合成工艺采用在柱固相碱水解法，可提高¹⁸F-FDG的对映纯度，高于现有的液相碱水解法。

(7)与液相碱水解法相比，本发明所述的合成工艺采用在柱固相碱水解和小柱分离纯化法，即在柱水解、中和与分离纯化一体化的合成工艺，简化了合成工艺，缩短合成时间，总合成时间可缩短到20分钟以下，最短合成时间约为16分钟。

(8)本发明所述的合成工艺，经10次以上合成实验统计，¹⁸F-FDG未校正放化产率大于60％，最高达75％，放化纯度大于99％，化学纯度及其他质控指标均符合放射性药品质量要求，可用于动物和人体PET显像研究。

附图说明

图1为TRACERlabFX_F-N自动化合成系统的工艺流程示意图。

图2为本发明所述的2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(¹⁸F-FDG)合成工艺流程示意图。

图3为¹⁸F-FDG的化学合成路线图，图中，1为前体三氟甘露糖，2为前体三氟甘露糖与¹⁸F^-发生亲核取代反应生成氟化中间体。

图4为用本发明所述合成工艺得到的¹⁸F-FDG的HPLC分析层析图谱，A为纯化后¹⁸F-FDG放射层析图谱，B为标准品¹⁹F-FDG折射率层析图谱，C为溶剂折射率层析图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：将本发明所述的合成工艺应用于现有的TRACERlab FX_F-N自动化合成系统

1材料与方法

1.1仪器和试剂

PET trace回旋加速器和Tracerlab FX_F-N自动化合成系统，美国GE公司(http：//www.gehealthcare.com)产品；LC-10AT HPLC分析系统，日本Shimadzu公司产品，配有LB 508型放射性流量探测器，德国EG &G公司产品；CS-9301 PC薄层层析扫描仪，日本Shimadzu公司产品；γ计数仪，上海原子核研究所产品；CRC-15R型活度计，美国CAPINTEC公司产品。乙腈，Aldrich公司产品；4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双环[8，8，8]廿六碳烷(Kryptofix2.2.2，K222)，德国Merck公司产品；1，3，4，6-四-O-乙酰基-2-O-三氟甲磺酰基-β-D-吡喃甘露糖(简称三氟甘露糖)和标准品2-19F-2-脱氧-D-葡萄糖，Sigma公司产品；Sep Pak QMA、Sep Pak Plus C18、Sep Pak Plus tC18和Sep Pak Al₂O₃中性小柱，美国Waters公司产品；自制AG50w-X8小柱：捣空C18小柱或Al₂O₃中性分离小柱，弃去柱内填充剂，小柱先浸泡在75％消毒酒精中消毒后，弃去消毒液，再浸泡在无菌水中，弃去无菌水，晾干，经酒精消毒和无菌水处理后，装载AG50w-X8树脂(H⁺型，Bio-Rad公司产品)，得AG50w-X8小柱；硅胶60薄层层析铝板，德国Merck公司产品；其他试剂为国产分析纯。

1.2合成路线

采用在柱水解法自动化合成¹⁸F-FDG。合成路线如图3所示，以三氟甘露糖1为前体，与18F-发生亲核取代反应生成1，3，4，6-四-O-乙酰基-2-18F-β-D-吡喃甘露糖2，该中间体不经纯化，不需蒸发溶剂，直接捕集在Sep Pak Plus C18小柱中，加少量水淋洗除乙腈。在Sep Pak Plus C18小柱中加NaOH(或KOH)溶液水解。水解产物经自制AG50w-X8小柱、Sep Pak Al₂O₃中性小柱和Sep Pak Plus C18小柱分离纯化，得¹⁸F-FDG注射液。

1.3全自动化合成系统

如图1所示，TRACERlab FX_F-N自动化合成系统的工艺流程主要包括：¹⁸F^-分离、氟化、碱水解和HPLC分离纯化等部分。该系统包括气体传输系统(He气、空气)33、热交换器29、真空泵30、杜瓦(Dewar)瓶31、冷阱32，真空泵30分别与杜瓦瓶31和热交换器29连接，杜瓦瓶31放在冷阱32内，还有密封反应瓶10、贮液瓶1～9及11与12、接收瓶13～17、废物瓶18、阀门V1～V31、QMA筒19、Al₂O₃柱20、HPLC系统(流动相、进样环、HPLC泵21，C18分离柱22、放射性探测器23、紫外探测器24、空气冷却系统25、磁搅拌系统26、管路系统、C18柱27、无菌过滤器28及计算机控制系统等。利用TRACERlab FX_F-N软件包，可编辑多种PET药物自动化合成程序参数，如反应时间、反应温度、阀门打开或关闭等，在自动化合成过程中也可手动控制。更详细的说明见参考文献18：TRACERlab FX_F-N系统操作手册(修订版)第三章。TRACERlab F_X FDG合成系统专用于自动化合成¹⁸F-FDG，其工艺流程图和功能与TRACERlab FX_F-N自动化合成系统相类似，但无HPLC分离纯化系统和贮液瓶(7～9)。

如图2所示，本发明所述的2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖(¹⁸F-FDG)合成工艺流程主要包括¹⁸F^-分离、氟化、在柱固相碱水解和柱分离纯化等部分。该合成系统包括气体传输系统15、热交换器7、真空泵8、杜瓦(Dewar)瓶9、冷阱17，真空泵8分别与杜瓦瓶9和热交换器7连接，杜瓦瓶9放在冷阱17内，还有Sep Pak QMA小柱19、放射性探头15、反应瓶10、贮液瓶1～6、接收瓶14与16及18、废物瓶27、可控阀门V1～V6、V10、V11、V13～V16、V19、V20、V22～V25，C18分离柱20、自制AG50w-X8小柱21、Al₂O₃中性小柱22、空气冷却系统23、磁搅拌系统24、管路系统、无菌过滤器25、无菌过滤膜26及计算机控制系统等。

1.4全自动化合成前的准备

在TRACERlab FX_F-N软件包中编辑¹⁸F-FDG自动化合成程序。如图2所示，倒掉冷阱17内的废液，在杜瓦(Dewar)瓶9中加入液氮。打开真空泵8，打开气体传输系统15中的压缩空气开关和惰性气体开关。在1和2号瓶的排气口上安装无菌过滤器25。在产品导出管上安装0.22μm无菌过滤膜26和无菌针头，针头插入至隔膜密封的无菌真空接收瓶18中，接收瓶18另接一只无菌排气针头。在V10和V11之间连接¹⁸F^-阴离子捕集柱(SepPak QMA小柱19)，该小柱置于放射性探头15中。直接连接V14和V15之间的管路，并在V14和V15间串联Sep Pak plus C18小柱20、自制AG50w-X8小柱21和Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱22。在柱水解法按下述标准加试剂：在1号瓶中，加入1.5mL乙腈水溶液，内含15mg相转移催化剂氨基聚醚K222(或四正丁基碳酸(氢)铵)和3mg K₂CO₃，3号瓶中加入含20mg前体三氟甘露糖的乙腈溶液(1mL)，4号瓶中加入5～10mL水，5号瓶中加入0.8mL 2mol/L氢氧化钠溶液，6号瓶中加入10mL水。关闭热室防护门。

1.5在柱固相水解法

从TRACERlab FX_F-N软件的菜单中选择编辑的固相水解法自动化合成¹⁸F-FDG的程序，按下“start”按钮，在计算机控制下完成¹⁸F-FDG自动化放化合成，合成工艺流程见图2。

A)亲核氟化试剂¹⁸F^-的在柱捕集。由面旋加速器通过¹⁸O(p，n)¹⁸F核反应生产的¹⁸F^-，在He气传输下，经过置于放射性探测器中的Sep-Pak QMA阴离子小柱19，¹⁸F^-被捕集在柱上，¹⁸O^-水被收集在接收瓶16中。

B)亲核取代反应的准备。在真空泵8作用下，1号瓶中含K₂CO₃和K222(或四正丁基碳酸(氢)铵)的乙腈水溶液将¹⁸F-F-洗脱入密封反应瓶10中，加热混合溶液至60～95℃，减压蒸干，得到干燥的[K/K222]+¹⁸F^-(或(n-Bu)4N+¹⁸F^-)复合物，废液由置于液氮中的冷阱17吸收。

C)亲核氟化反应。在He气作用下，3号瓶中的前体三氟甘露糖乙腈溶液被压入反应瓶10中，80～90℃加热反应5～10分钟。氟化反应完成后，减压，冷却。

D)氟化中间体的在柱捕集。在He气流作用下，4号瓶中水被加入到反应瓶10中，与氟化中间体混合后，被传输至依次连结的2个Sep Pak plus C18小柱20、AG50w-X8小柱21和Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱22，分别捕集氟化中间体、K222(或四正丁基铵盐)、游离F-，含乙腈废液收集在废物瓶27中，小柱用He吹干。

E)在柱固相碱水解。碱水解采用在柱水解法进行，不需要盐酸中和，也不需要含AG11A8柱分离和中和。5号瓶中NaOH(或KOH)溶液被压入反应瓶10中，并加载到Sep Pak C18小柱20，水解反应时间约2分钟。

F)在柱中和及分离纯化。6号瓶中的水被压入反应瓶10中，产品经淋洗后依次通过2个C18小柱20、自制AG50w-X8小柱21和Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱22，收集在产品接收瓶14中。最后，在He气压力作用下，瓶14中产品溶液经无菌过滤膜26处理后传至无菌产品瓶18中，得¹⁸F-FDG注射液。

本实施例中，步骤D与步骤F均采用2个Sep Pak plus C18小柱，实际工艺中也可只采用1个Sep Pak plus C18小柱。

1.6产品的质量检验

用精密pH试纸测定注射液的pH值，目测其颜色和澄清度。

取即时制备的¹⁸F-FDG注射液，用活度计测定不同时间点的活度值，用半对数作图法估测半衰期和核纯度。

用放射性HPLC系统测定注射液的化学纯度和放射化学纯度，HPLC分析条件：C18分析柱，流动相为含0.005mol/L KF的60％乙腈水溶液，流速为1mL/分钟，检测器为折射率检测器。

TLC法：硅胶铝板，展开剂为95％乙腈水溶液[参考文献5]；K222采用TLC层析和碘蒸气显色法测定，展开剂为甲醇∶氨水＝9∶1(体积比)[参考文献6]；对映纯度采用TLC法测定，硅胶板经10％ NaH2PO4溶液处理，展开剂为95％乙腈水溶液[参考文献17]。

在室温下，测定注射液在8小时内不同时间的放化纯度，观测其稳定性。

参照中华人民共和国药典2000年版二部附录所述方法进行无菌检查、细菌内毒素检查及异常毒性检查。

2结果

2.118F-FDG的放化合成

在柱碱水解法，在密封反应瓶中完成氟化反应后不需要蒸发除溶剂乙腈，而是采用SepPak C18小柱捕集氟化中间体，用少量水(约8mL)清洗，He气吹干，即可除净乙腈，此时C18小柱捕集效率达最高(约99％)。该柱下端连接自制AG50w-X8小柱、Sep PakAl2O3中性小柱和Sep Pak Plus C18小柱分离纯化，分别用于除去K222(或四正丁基铵盐)、未反应的18F-及未完全水解的氟化中间体和前体。水解产物不需要盐酸和含A G 11 A8柱中和，0.8mL 2mol/LNaOH(或KOH)溶液可直接由自制的AG50w-X8小柱中和，溶液正好成中性(pH 6～7)。我们发现，3mL 1mol/L NaOH溶液或Sep Pak C18小柱装载0.8mL2mol/L NaOH溶液，均可用自制的AG50w-X8小柱中和成中性(pH 6～7)。另外，自制Sep Pak AG50w-X8小柱可将1mL 1mol/L NaOH(或KOH)溶液中和至中性。最佳氟化反应条件：85℃加热反应5分钟；在柱最佳水解条件为：在捕集氟化中间体的Sep Pak C18小柱中，装载2mol/LNaOH(或KOH)溶液0.8mL，室温水解约2分钟。该法¹⁸F-FDG的总合成时间小于20分钟，最短时间约为16分钟，未校正放化产率大于60％，最高达75％。

2.2¹⁸F-FDG的质量检验结果

¹⁸F-FDG注射液为无色或浅黄色溶液，pH值约为7.0。放射性浓度大于2220MBq/mL，比活度不小于3.7×1010Bq/mmol。用时间衰变法测定¹⁸F半衰期约为110分钟，放射性核纯度大于99％。用分析型放射性HPLC法测定¹⁸F-FDG注射液的放射化学纯度和化学纯度，典型HPLC分析层析图谱示于图4。¹⁸F-FDG注射液在放射层析图谱上发现两个峰，在紫外层析图谱上只发现一个溶剂峰；在标准品¹⁹F-FDG紫外层析图谱上发现两个峰：溶剂峰和标准品¹⁹F-FDG峰。放射层析图谱上第一个峰与紫外层析图谱上标准品¹⁹F-FDG的保留时间一致，保留时间约为t_R＝3.6分钟，该峰应为¹⁸F-FDG。放射层析图谱上第二个峰为¹⁸F^-，中间体的层析峰很小，说明中间体几乎全部水解。TLC法测定¹⁸F-FDG放射化学纯度，只发现原点(¹⁸F^-)和Rf＝0.6处(¹⁸F-FDG)有放射性，但原点放射性很低。经HPLC和TLC法测定，¹⁸F-FDG的放射化学纯度大于99％，化学纯度约100％，用TLC法测定未发现注射液中含K222。在冷合成¹⁸F-FDG时，氟化反应后的混合物在He作用下经减压加热蒸干后，未发现有残余乙腈。另经放射性HPLC法测定，¹⁸F-FDG在8小时内放射化学纯度没有发生明显变化，均大于95％。经TLC法测定，未发现¹⁸F-FDG对映体2-18F-2-脱氧-D-甘露糖(¹⁸F-FDM)的存在。异常毒性检查：尾静脉给予¹⁸F-FDG注射液0.5mL后，观察48小时，小鼠生长正常，无死亡及不良反应现象发生，解剖后观察，未见任何器官损伤。无菌检查和细菌内毒素检查均为阴性。

参考文献：

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[18]TRACERlab FX_F-N系统操作手册(修订版)第三章

Claims (10)

1、2-¹⁸F-2-脱氧-D-葡萄糖的合成工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(a)亲核氟化试剂¹⁸F^-的在柱捕集：由医用回旋加速器通过¹⁸O(p，n)¹⁸F核反应生产¹⁸F^-靶水，在惰性气体传输下，经过置于放射性探测器中的QMA阴离子小柱，¹⁸F^-被捕集在柱上，回收¹⁸O^-水；

(b)亲核取代反应的准备：在真空条件下，含相转移催化剂的质子惰性溶剂将¹⁸F^-洗脱入密封反应瓶中，加热混合溶液至60～95℃，减压蒸发，得到干燥的相转移催化剂-¹⁸F^-复合物；

(c)亲核氟化反应：在惰性气体作用下，溶解于质子惰性溶剂的前体三氟甘露糖溶液被压入步骤b中所述反应瓶中，80～90℃加热反应5～10分钟，减压，冷却；

(d)氟化中间体的在柱捕集：在惰性气体作用下，水被压入到反应瓶中，与氟化中间体混合，混合物通过C18小柱，氟化中间体被捕集在柱上，用惰性气体吹干小柱；

(e)在柱固相碱水解：碱溶液被装载到C18小柱中，室温水解2-3分钟；

(f)在柱中和及分离纯化：用水淋洗C18小柱，洗提液依次通过C18小柱、AG50w-X8小柱、Al₂O₃中性分离小柱及无菌滤膜，收集洗提液，得中性¹⁸F-FDG注射液。

2、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：所述的惰性气体为He气。

3、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：所述的相转移催化剂选自氨基聚醚相转移催化剂Kryptofix 2.2.2.或者四正丁基铵盐。

4、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：所述的质子惰性溶剂选自乙腈、DMSO或DMF。

5、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤c中，所述的C18小柱为依次连结的1至2个C18小柱。

6、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤c中，经C18小柱流出的液体传输至AG50w-X8小柱和Al₂O₃中性分离小柱，分别捕集相转移催化剂、游离F^-，回收废液。

7、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤e中，所述的碱溶液为NaOH溶液或者KOH溶液。

8、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤f中，所述的C18小柱为依次连结的1至2个C18小柱。

9、根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤f中，所述的AG50w-X8小柱是按如下方法制备的：捣空C18小柱或Al₂O₃中性分离小柱，弃去柱内填充剂，小柱先浸泡在75％消毒酒精中消毒后，弃去消毒液，再浸泡在无菌水中，弃去无菌水，晾干，经酒精消毒和无菌水处理后，装载H⁺型AG50w-X8树脂，得AG50w-X8小柱。

10、根据权利要求1、5、6、8、9之一所述的合成工艺，其特征在于：所述的QMA阴离子小柱为Sep Pak QMA阴离子小柱，所述的C18小柱为Sep Pak C18小柱或Sep Pakplus C18小柱，所述的Al₂O₃中性分离小柱为Sep Pak Al₂O₃中性分离小柱。

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