CS220235B1 - Způsob přípravy l-brom[l-14C]héptanu o molové aktivitě 1,7 ař 2,3 GBq.mmol-1 - Google Patents

Abstract

l-Brom[l-14C]heptan o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq . mmol-1 je výchozí látkou pro syntézu biologicky aktivních sloučenin značených radioisotopem 14C, zejména nových léčiv, potřebných pro farmakokinetické studie. Cílem vynálezu je nalezení takového postupu, který umožňuje provedení celého sledu reakcí na vakuové lince v jediné baňce bez nutnosti izolace meziproduktů a tím i práci s velkou celkovou radioaktivitou 5 až 2iG GBq. Nalezení optimálních reakčních podmínek umožnilo dosáhnout radiochemické'ho výtěžku l-brom[l-14C]heptanu 81%, vztaženo na výchozí [14C]uhličitan barnatý o radiochemické čistotě vyšší než 97 %. Uvedeného cíle se dosáhne tím, že zaváděním roztoku n-hexyllithla v n-hexanu ochlazeného na 195 K do baňky obsahující n-hexan a oxid [14|C] uhličitý při teplotě 1S5 K vznikne prakticky kvantitativně čistý [l-14C]heptanoát lithný, který je 'po odpaření n-hexanu redukován hydrldem lithno-hlinitým ve vroucím tetrahydrofuranu. Komplex vzniklý po redukci je pak po odpaření tetrahydrofuranu rozložen 48% kyselinou bromovodíkovou a [,l-14C]heptan-l-ol je převeden na 1- -brom[l-14C]heptan po přidání 90% kyseliny sirové.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy 1-brom[l-¹⁴C]heptanu o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq. mmol^-1 z výchozího [¹⁴C] uhličitanu barnatého, ze kterého uvolněný oxid-[¹⁴Cjuhličitý poskytne reakcí s n-hexyllithiem lithnou sůl kyseliny [,l-¹⁴C]heptanové. Její redukcí získaný [l-¹⁴C]heptan-l-ol je pak převeden na l-brom[l-¹⁴C]heptan reakcí s kyselinou bromovodíkovou.

Dosud známé metody přípravy l-brom[l-¹⁴C ] heptanu (Murray A. III., Williams D. L.: Organic Synthesls Isotopes, str. 882, Interscience Publishers, New York 1958) vycházejí z [l-¹⁴C]heptanové kyseliny, která se připraví buďto karboxylací n-hexylmagnesiumbromidu oxidem [¹⁴C] uhličitým, anebo hydrolýzou [l-¹⁴C]heptannitrilu. Po okyselení reakční směsi je volná kyselina [l-¹⁴Cjheptanová extrahována diethyletherem a redukována hydridem lithno-hlinitým přímo anebo po převedení na ester (Geyer R. P., Cunningham M., Pendergast J.: J. Biol. Chem. 185, 4161 /1950/). Vzniklý komplex je rozložen zředěnou kyselinou nebo bází a uvolněný [l-¹⁴C]heptan-l-ol je z reakční směsi extrahován. PO odpaření rozpouštědla je [1-¹⁴C]heptan-l-ol přečištěn destilací. Směsí kyseliny bromovodíkové a sírové anebo tribromidem fosforu je pak [l-¹⁴C[heptan-l-ol převeden na l-brom[l-¹⁴C]heptan,

Oxidem uhličitým lze karboxylovat nejenom organohořečnaté sloučeniny, ale i organolithné sloučeniny za vzniku lithných solí karboxylových kyselin. Při karboxylací organolithných sloučenin se většinou dosahuje vysokých výtěžků kyselin tak, že se roztok organolithné sloučeniny v inertním rozpouštědle ro-zprašuje na velký nadbytek pevného suchého· oxidu uhličitého (Sneeden R, P. A. v knize The Chemistry of Carboxylic Acids and Esters (S. Patai, Ed./str. 137 až 173, Interscience Publishers, London 1969). Sovětští autoři popsali 95% výtěžek kyseliny propanové připravené zaváděním plynného oxidu uhličitého do· roztoku ethyllithia v n-hexanu chlazeného na 203 K (Novotorov N. F. Koršunov I. A.: Ž. Obšč. Chim. 28, 1959 /1956/). Se stoupající reakční teplotou výtěžky kyseliny rapidně klesaly. Uvedené metody přípravy lithných solí karbonových kyselin karboxylací organolithných sloučenin nejsou vhodné pro práci v milimolovém měřítku s vysokými molovými aktivitami použitého oxidu [¹⁴C] uhličitého. Použití velkého nadbytku oxidu [¹⁴C] uhličitého o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq. mmol^-1 je neúnosné z ekonomického hlediska; kontrolované zavádění několika milimolů plynného oxidu [¹⁴Cj uhličitého do roztoku by vyžadovalo· složitou jednoúčelovou aparaturu. Jednoduché napuštění oxidu uhličitého nad míchaný a chlazený (195 K) roztok n-hexyllithia v n-hexanu při tlaku 25 kPa dává pouze 67% výtěžek heptanoátu lithného, 31'% reakční směsi tvoří di-n-hexy.lketon (Elbert T., Filip J.: nepublikované výsledky).

Při přípravě 1-brom [1-¹⁴C] heptanu uvedenými metodami se výtěžky jednotlivých reakčních stupňů pohybují mezi 70 až 90 % a celkový výtěžek nepřesahuje 50%. Ztráty vznikají zejména při izolacích jednotlivých meziproduktů. Kromě toho při práci s velkou celkovou radioaktivitou (5 až 20 GBq) je izolace radioaktivních meziproduktů experimentálně i časově velmi náročná a významně zvyšuje pracovní riziko celého postupu.

Uvedené nevýhody odstraňuje předmětný vynález způsobu přípravy 1-brom [l-¹⁴C]heptamu o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq. . mmol^-1, jehož podstatou je příprava [1-¹⁴C] heptanoátu lithného ve vysokém výtěžku a o radiochemické čistotě vyšší než 95 % zaváděním roztoku n-hexyllithia v n-hexanu ochlazeného na 195 K do baňky obsahující ekvimolární množství oxidu [¹⁴C] uhličitého a n-hexan, rovněž chlazené na 195 K. Po odpaření n-hexanu je [l-¹⁴CJheptanoát lithný redukován hydridem lithno-hlinitým ve vroucím tetrahydrofuranu. Po odpaření tetrahydrofuranu se vzniklý komplex rozloží při teplotě 195 K 48% kyselinou bromovodíkovou a po přidání 96% kyseliny sírové se [ 1-¹⁴C jhepfan-l-ol převede na 1-brom [,1-¹⁴C]heptan. Ten je pak z reakční směsi izolován kontinuální extrakcí diethyletherem. Oddestilováním diethyletheru v uzavřeném systému se získá 1-brom [l-¹⁴C]heptan.

Přínosem vynálezu je nalezení takového postupu, který umožňuje provedení celého reakčního sledu na vakuové lince v jediné baňce bez nutnosti izolace produktů v jednotlivých reakčních stupních. To umožňuje pracovat s velkou celkovou radioaktivitou (5 až 20 GBq], přičemž nalezení optimálních reakčních podmínek umožnilo dosáhnout celkového radiochemického výtěžku 1-brom[1-¹⁴C] heptanu 81% (vztaženo na výchozí [¹⁴C]uhličitan barnatý). Vyšší účinek podle vynálezu, ve srovnání se známými postupy, spočívá ve zvýšení výtěžku, ve zkrácení doby potřebné k provedení celého sledu reakcí více než o jednu polovinu a v podstatném snížení rizika práce s velkou radioaktivitou.

Reakční baňka pro provedení celého sledu reakcí, opatřená zařízením pro kontrolované přidávání předchlazeného roztoku n-hexyllithia do reakční směsi při karboxylací, je na výkresu.

Při přípravě [1-¹⁴€] heptanoátu lithného se oxid [¹⁴C] uhličitý, uvolněný ve vakuové lince z [ ¹⁴C ] uhličitanu barnatého koncentrovanou kyselinou sírovou, přikondenzuje k odplyněnému n-hexanu v baňce 1 pomocí kapalného dusíku. Tlak v aparatuře se pak upraví dusíkem na 85 kPa a chladicí lázeň s kapalným dusíkem se nahradí lázní se směsí pevný oxid uhličitý — ethanol. Kohout 2 je po celou dobu uzavřen. Po roztátí n-hexanu v baňce 1 se kohout 2 otevře a přes septum 3 ze silikonového kaučuku se zavede injekční jehla 4 tak, aby její ústí zasahovalo pod hladinu n-hexanu v baňce 1 při in220235 tenzívním míchání magnetickým míchadlem 5. Injekční jehla 4 je polyethylenovou kapilárou 6, ponořenou v lázni 7, obsahující směs pevného oxidu uhličitého a ethanolu, spojena s injekční stříkačkou 8, obsahující roztok n-hexyllithia v n-hexanu. Úsek kapiláry 6 mezi chladicí lázní 7 a šeptem 3 je tepelně izolován vatou 9. Pomocí tohoto zařízení se zavádí předchlazené n-hexyllithium do reakční baňky 1 po dobu třiceti minut. Po přidání n-hexyllithia se injekční jehla 4 z reakční baňky 1 vyjme, kohout 2 se uzavře a směs se míchá při teplotě 1915 K ještě jednu hodinu. Po skončené reakci se přidá malé množství methanolu (aby se rozložilo eventuální nadbytečné n-hexyllithium) a n-hexan se z reakční směsi odpaří na vakuové lince. Odparek se zbaví zbytků methanolu sušením nad oxidem fosforečným. Baňka 1 se pak sejme z vakuové linky, k odparku [l-¹⁴C]heptanoátu lithného se přidá hydrid lithno-hlinitý a tetrahydrofuran a reakční směs se zahřívá pod zpětným chladičem k varu za intenzivního míchání. Během jedné hodiny dojde k úplnému rozpuštění odparku. Po skončené redukci se tetrahydrofuran odpaří na vakuové lince, reakční baňka 1 se ochladí na 195 K a přes zpětný chladič se ke směsi přidá 43% kyselina bromovodíková. Reakční směs se zahřeje na 383: až 393 K. Po rozložení komplexu se reakční směs opět ochladí na 195. K a přidá se 96% kyselina sírová, Reakční směs se pak za míchání! zahřívá na 383 až 393 K pod zpětným chladičem tři hodiny. Po ochlazení reakční směsi na laboratorní teplotu se přidá voda a diethylether a přenese se do standardního extraktoru pro extrakci kapalinou lehčí než voda. Etherický extrakt se pak usuší bezvodým uhličitanem draselným a po odfiltrování sušidla se l-brom[l-¹⁴C]hep:tan skladuje ve formě etherického roztoku. Výtěžek 1-brom[!l-¹⁴C']hep'tanu a jeho chemická a radiochemická čistota se stanoví pomocí plynové chromatografie.

Využití postupu podle vynálezu umožňuje přípravu l-brom[l-¹⁴C]heptanu o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq . mmol^-1 o radiochemické čistotě vyšší než 97 % a chemické čistotě vhodné pro synthesu dalších biologicky aktivních látek značených radioisotopem ¹⁴C, zejména nových léčiv, potřebných pro farmakokinetické studie.

Příklad □xid[¹⁴C] uhličitý, uvolněný na vakuové lince z 15,7 GBq (9,.08 mmol) ¹⁴C uhličitanu barnatého 30. cm³ 96% kyseliny sírové, se pomocí kapalného dusíku nekondenzuje do baňky 1 o objemu 250 cm³ obsahující 60 cm³ odplyněného n-hexanu a magnetické míchadlo, tlak v aparatuře se upraví dusíkem na 85 kPa a chladicí lázeň s kapalným dusíkem se nahradí lázní se směsí pevný oxid uhličitý — ethanol. Po roztátí n-hexanu se otevře kohout 2 a pomocí zařízení, sestávajícího z injekční jehly 4 spojené s injekční stříkačkou 8 pomocí polyethylenové kapiláry 6 ponořené do chladicí lázně s pevným oxidem uhličitým a ethanolem 7, se pod hladinu intenzívně míchaného n-hexanu v baňce 1 přidá roztok 8,8 mmol n-hexyllithia v 9,5 cm³ n-hexanu, ochlazený na 195 K, během 30ti minut. Po přidání n-hexyllithia se injekční jehla z reakční baňky vyjme, kohout 2 se uzavře a směs se míchá při teplotě 195 K ještě 1 hodinu. Po přidání 3 cm³ methanolu se n-hexan z reakční směsi odpaří. Odparek se dosuší nad oxidem fosforečným při tlaku 13 Pa po dobu 18ti hodin. Baňka 1 se pak sejme z vakuové linky, nástavec s kohoutem 2 a šeptem 3 se nahradí zábrusovou zátkou, k odparku [l-¹⁴C]heptanoátu lithného se přidá 700 mg (18,4 mmol) hydridu lithno-hlinitého a 20 cm³ čerstvě předestilovaného tetrahydrofuranu a směs se zahřívá za intenzivního míchání k varu pod zpětným chladičem, opatřeným chlorkalciovým uzávěrem. Během jedné hodiny dojde k úplnému rozpuštění odparku. Baňka 1 se pak opět připojí k vakuové lince a tetrahydrofuran se odpaří. Baňka 1 s odparkem se pak opatří zpětným chladičem, ochladí se na 195 K, přes zpětný chladič se přidá 10 cm³ 48% kyseliny bromovodíkové a reakční směs se^: zahřeje na 383 až 393 K. Po opětném ochlazení reakční směsi na 195 K se přidá 4 cm³ 96% kyseliny sírové a reakční směs se pak za míchání zahřívá na 383 až 393 K pod zpětným chladičem po dobu íří hodin. Po ochlazení reakční směsi na laboratorní teplotu se přidá 20 cm³ vody a 10 cm³ diethyletheru a reakční směs se přenese do standardního extraktoru pro extrakci kapalinou lehčí než voda. Reakční baňka se ještě vypláchne 2 X 10 cm³ diethyletheru, které se rovněž přenesou do extraktoru. Extrakce reakční směsi diethyleíherem se nechá probíhat tři hodiny. Etherický extrakt byl pak vysušen bezvodým uhličitanem draselným, zfiltrován a po doplnění na 10 cm³ je l-brom[l-¹⁴C]heptan uchováván ve formě etherického zásobního roztoku.

Výtěžek 1-brom [l-^14,C]heptanu a jeho radiochemická čistota se stanoví plynovou chromatografií.

Radiochemický výtěžek 1-brom [1-¹¾}] heptanu je 12,8 GBq (81,5 %), jeho molova aktivita je 1,73 GBq . mmol^-1 a radiochemlická čistota je lepší než 97 %.

Claims (1)

1. Způsob přípravy l-brom[l-¹⁴C]heptanu o molové aktivitě 1,7 až 2,3 GBq. mmol^-1 z výchozího ¹⁴C uhličitanu barnatého, ze kterého uvolněný oxid [¹⁴C] uhličitý poskytne reakcí s organokovem sůl kyseliny [l-¹⁴]heptanové, jejíž redukcí získaný [l-¹⁴C]heptan-l-ol je pak převeden na l-brom[l-¹⁴C]heptan směsí 48% kyseliny bromovodíkové a 96i% kyseliny sírové, vyznačený tím, že se roztok n-hexyllithia v n-hexanu ochlazený na

   VYNÁLEZU

   195 K pomalu zavádí do baňky obsahující n-hexan a oxid [ ¹⁴C ] uhličitý při teplotě 19,5 K, vzniklý [l-¹⁴C]heptanoát lithný je pak přímo bez izolace redukován hydridem lithnohlinltým ve vroucím tetrahydrofuranu, komplex vzniklý po redukci je rozložen 48 procentní kyselinou bromovodíkovou a [1-¹⁴C]heptan-l-ol je převeden na 1-brom [1-¹⁴C] heptan po přidání 96% kyseliny sírové.

   1 list výkresů