DE2026937A1 - Verfahren zur Herstellung von radioaktivem Selenomethionin - Google Patents

Description

DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANW

ALT

T026937

5038 Rodenkirchen b. Köln, Grüngürtelstr. 10

29. Mai 1970 510/70 Dr/Ma

Nederlandse Organisatie voor Toegepast - Natuurwetenschappelijk Onderzoek ten behoeve van Nijverheid, Handel en Verkeer, Den Haag/Niederlande

Verfahren zur Herstellung von radioaktivem Selenomethionin

Die Erfindung betrifft die chemische Synthese von radioaktivem Selenomethionin der Formel

CH₃ - Se* - CH₂ - CH(NH₂) - COOH '

ausgehend von radioaktiv-markiertem Selen. Radioaktives Seleeomethionin wird ale Indikator für Tumore eingesetzt, insbesondere bei Untersuchungen der Bauchspeicheldrüse« Das auch in dem beiliegenden Formelverzeichnis als Figur S aufgeführte Selenomethionin ist be- ! kannt. In der vorstehenden Formel und in den Formeln des ι beigefügten Formelverzeichnisses wird unter Se ein ;

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7 K

Selen verstanden, das mit Se'^J angereichert und demzufolge radioaktiv ist. Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung dieser Substanz ergeben nur geringe Ausbeuten. Hierin ist ein erheblicher Nachteil zu sehen, der wegen der Radioaktivität der Substanz besonders in Gewicht fällt.

Es wurde deshalb nach Möglichkeiten gesucht, die Ausbeute bei der Erzeugung vo» radioaktivem Selenomethionin asu steigern·

Es vmsed© ein Verfahren sur Herstellung von. radioaktivem

des* allgemeinen Formel

Se* - CH₂ - CH(IH₂) - COOH "■

Danach wird Selen, welches mit dem Isotop " S&t&A 75 angereichert ist, in sauerstofffreiem \ Tetrahydrofuran bei Temperatur©"» von +10 bis -15° C zu LJlfeS*ii3i0sai©thylsel®ßid. .umgesetzte -and dieses mit einer annähernd äquivalenten Menge einer Säure zu Methylselenoi aiersetsti das mit ΈΆ-bvimm** bzw» Lithiumalkoholat in Natrium- b»w» Lithiummethylselenid übergeführt" wis'dj welche© sai-fe einem" Bi-(lialogemäthyl)-'dioxopiper^>asim nmgesei*3"fc ττ1τά_$ worauf -da« Reaktionsprodukt jmit Säuas*© g©- epalfcea «ffid das radioaktive Selenosaethiosiiia

geseheia feestehfe keisa Wiaise^scSaieda ob radioak-

BAD ORiG/NÄjL

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tives Selen oder normales Selen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird«

Abgesehen von den speziellen Vorsichtsmaßnahmen gegen Strahlengefährdung kann deshalb ebenso gut von einem Selen mit einer Radioaktivität von einem Bruchteil

eines Millicurie pro Millieol wie auch von einem solchen mit einer Radioaktivität von mehreren Curie

pro Millimol ausgegangen werden» ™

Dieses radioaktive Selen wird in Gegenwart von sauer- j stofffreiem Tetrahydrofuran (THF) als Löeungs- und Verdünnungsmittel mit einer organischen Lithiumverbindung, vorzugsweise mit Lithiummethylati bei Temperaturen zwischen +10 und -15° C zu Lithiummethylse- ; lenid umgesetzt« Auf dem beigefügten Formelblatt ist diese Umsetzung unter Figur 1 aufgeführt. Das hierbei gebildete Lithiummethylselenid wird mit einer annähernd äquivalenten Menge Säure, wie beispielsweise verdünnter Schwefelsäure oder einer anderen Mineralsäure, zu Methylselenol zersetzt. Diese Umsetzung ist auf dem beigefügten Formelblatt als Figur 2 angegeben. Vorteilhaft wird das entstehende Methylselenol gegebenenfalls unter Hochvakuum aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.

Bis einschließlich der Bildung des Methylselenole ist es erforderlich, Sauerstoff und Feuchtigkeit auszuschließen, was auch für alle anderen Reaktionen von Vorteil ist.

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Das erhaltene Methylselenol wird dann mit einem Natrium- bzw. Lithiumalkoholat eines niederen aliphatischen Alkohols, vorzugsweise Natrium- bzw. Lithiummethylat, in Natrium- bzw. Lithiummethylselenid übergeführt. Diese Umsetzung wird vorteilhaft in Gegenwart eines niederen aliphatischen Alkohols, wie beispielsweise Methanol oder Äthanol, durchgeführt« Auf dem anliegenden Formelblatt ist diese Umsetzung unter Figur 3 formelmäßig dargestellt.

Aus diesem Reaktionsgemisch wird vorteilhaft das Natrium- bzw· Lithiummethylselenid abgetrennt. Hierzu kann es besonders günstig sein, alle flüchtigen Bestandteile des Reaktionsgemisches, vorzugsweise im Hochvakuum, abzudestillieren.

Das abgetrennte Natrium- bzw. Lithiummethylselenid wird dann mit Di-(halogenethyl)-dioxopiperazin entsprechend der unter Figur 4 auf beiliegendem Formelblatt angegebenen-Gleichung umgesetzt. Das gleiche Ergebnis kann auch mit Homoserinverbindungen des Typs

X-CH₂ - CH₂ - CH(NH₂) - COOH

erhalten werden, in denen die an de« Äthylrest des Homoserine befindlichen OH-Gruppe durch Chlor, Brom oder Jod ersetzt ist. Im allgemeinen sind viele derartigen Substanzen geeignet, bei denen eine Blockierung der NH,-Gruppe möglich ist, die nach durchgeführter Umsetzung wieder aufgehoben werden kann.

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I O ·

Das bedeutet, daß zeitweise eine NHR-Gruppe gebildet wird, in der R für einen jedem Fachmann bekannten blockierend wirkenden Rest, wie beispielsweise Benzoyl- oder t-Butylrest oder dergleichen, steht. Vielleicht ist es auch vorteilhaft, die Carboxylgruppe zu blockieren. Hierfür ist eine zeitweise Veresterung, wie beispielsweise die Bildung des Methyl-Äthyl- oder Benzylesters ein geeignetes Verfahren. Ebenso gut kann jedoch auch die an der Carboxylgruppe befindliche OH-Gruppe durch einen blockierenden Rest ersetzt werden. In solchen Fällen verläuft die Umsetzung des Natrium- bzw. Lithiummethylselenids nach denen als Figuren 4a bis 4c auf dem beigefügten Formelblatt aufgezeichneten Typen von Umsetzungsgleichungen.

Die Verwendung von Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin hat in diesem Zusammenhang den Vorteil, daß diese Verbindung in sich selbst sozusagen zweimal blockiert ist. Es werden vielleicht deshalb mit Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin zur Zeit die besten Ergebnisse erhalten. Diese zur Zeit gültige Feststellung kann jedoch überholt werden, wenn eine vorteilhaftere Synthese für die vorerwähnten Homoserinverbindungen gefunden wird. Hierin wird die Erfindung jedoch weiterhin anhand des Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazins beschrieben.

Die Umsetzung des Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazins

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mit dem Natrium- bzw. Lithiummethylselenid wird vorteilhaft dadurch eingeleitet, daß eine Suspension einer äquivalenten Menge an Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin in einem trockenen, sauerstofffreien, niederen, aliphatischen Alkohol, wie beispielsweise Methanol oder Äthanol, auf das Natrium- bzw. Lithiummethylselenid zur Einwirkung gebracht wird. Das entstehende Gemisch wird dann vorteilhaft einige Stunden auf Temperaturen zwischen 40° und 60° C, vorzugsweise 45 bis 50° C, erhitzt wßd kann hierbei gerührt werden.

Nach Abschluß der Kopplungsreaktion ist es günstig, das Reaktionsgemisch vorteilhaft im Hochvakuum bis zurTroekene einzudampfen. Auf jeden Fall soll der als Reaktionsmedium verwendete Alkohol so weitgehend wie möglich aus den Reaktionsprodukten entfernt v/erden. Dies gilt insbesondere für Äthanol, da sich mit diesem Alkohol leicht Spuren von Selenoäthionin bilden.

Wenn als Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin das Di-(bromäthyl)-dioxopiperazin, vorzugsweise das L-Di-(bromäthyl)-dioxopiperazin, für die Kopplungsreaktion eingesetzt wird, soll der pH-Wert der Lösung des Natriumbzw. Lithiummethylselenids vorzugsweise zwischen 9 und 11 gehalten werden. Das scheint der Bereich zu sein, in dem eine Razemisierung des Di-(foromäthyl)-dioxopiperazins nicht eiafcpifc-fco Sie Umsetzung mit Di-(chlor!thyl)~dioxopip©rasio. verläuft unter diesen Bedingungen sehr langsam₀

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Es ist möglich, die genannte Reaktion in einem Reaktionsbehälter durchzuführen, sofern sichergestellt
ist, daß die als Ausgangsmaterial eingesetzte Methyllithiumlösung (Figur l) keinerlei Jodide enthält, die durc-h die Art der Erzeugung des Methyllithiums entstanden sind. Diese Jodide verursachen keine Störung, wenn - wie in den nachfolgenden Beispielen - die Herstellung des Methyllithiums von einer Vakuumdestillation gefolgt wird, bevor die weiteren Umsetzungen
eingeleitet werden. Die Anwesenheit von Jodiden führt ohne diese Vakuumdestillation im weiteren Verlauf der Umsetzungen zur Bildung von Jodwasserstoff, der einen bedeutenden Anteil des gebildeten Selenomethionins
zerstört.

Das aus der Kopplungsreaktion erhaltene Produkt wird
anschließend mit einer Säure gespalten. Hierzu wird
vorteilhaft eine konzentrierte Mineralsäure, wie beispielsweise Chlorwasserstoffsäure, eingesetzt. Diese
hydrolytische Spaltung des Dioxopiperazinrings verläuft mit einer beispielsweise 2,5«* Chlorwasserstoffsäure relativ schnell und ist nach einigen Stunden,
beispielsweise nach 15 Stunden, beendet. Hierbei
tritt keine Razemisierung ein. Die Hydrolyse kann bei Verwendung konzentrierter Säuren auch in kürzerer Zeit durchgeführt werden. Hierzu kann es vorteilhaft sein, das Reaktionsgemisch zu erwärmen. Es besteht hierbei
jedoch die Gefahr, daß das Endprodukt zersetzt wird.
Mit sehr stark verdünnten Säuren verläuft die Spaltung

zu langsam.

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Durch diese Säurebehandlung wird die in dem Di-(halogenäthyl)«-dioxopiperazinrest, der auch als Di-(halogenäthyl)-diketopiperazinrest bezeichnet werden kann, vorhandene doppelte Blockierung der NH- - und der COOH-Gruppen unter hydrolytischer Aufspaltung des Dioxopiperazinrings aufgehoben. Sind anstelle der Piperazinreste Homoserinreste mit blockierten NHL- bzw. COOH-Gruppen vorhanden, so werden die blockierenden Reste hydrolytisch abgespalten.

Alle Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens laufen gut ab, wenn annähernd stöchiometrische Mengen der Reaktionskomponenten eingesetzt werden. So werden beispielsweise auch bei der Umsetzung gemäß Figur 4 des beigefügten Formelblatts vorteilhaft 2 Mol Natrium- bzw. Lithiummethylselenid pro·Mol Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin eingesetzt.

BAD ORIGfKiAL

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Beispiel 1

Methyllithium wurde in üblicher Weise aus Lithium und Methyljodid in trockenem Diäthyläther hergestellt. Der Äther wurde im Vakuum abdestilliert und durch sauerstofffreies trockenes Tetrahydrofuran ersetzt. Der Gehalt betrug annähernd 1 Millimol Methyllithium pro ml Lösungsmittel (titrimetrisch bestimmt).

Dann wurde mit 3 Millimol gepulvertem Selen begonnen daß derart mit radioaktivem Selen 75 markiert war, daß die Radioaktivität 1 Millicurie pro Millimol betrug. Unter entsprechendem Rühren und Überleiten von Stickstoff und Herunterkühlen in einem Bad auf -5° C wurde langsam eine Lösung von 3 Millimol Methyllithium in Tetrahydrofuran unter sauerstoff- und wasserfreien Bedingungen eingeleitet. Es wurde soviel Methyllithium zugegeben, daß die ursprünglich dunkelrot gefärbte Lösung völlig entfärbt wurde. Das gebildete Lithiummethylselenid wurde mittels einer äquivalenten Menge an verdünnter Schwefelsäure (50 Gewichtsprozent) zersetzt und das Methylselenol im Hochvakuum abdestilliert. Alle diese Maßnahmen wurden unter vollständigem Ausschluß von Sauerstoff und Feuchtigkeit durchgeführt* Die Ausbeute betrug annähernd 90 %. Zu dem abdestillierten Methylselenol wurde eine äquivalente Menge an Natriummethylat in Methanol (2ml) gegeben, worauf alle flüchtigen Bestandteile im Hochvakuum abdestilliert wurden. Zu- dem zurückbleibenden Natriummethyl-

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selenid wurde eine Suspension einer äquivalenten Menge an Di-(chloräthyl)-dioxopiperazin (annähernd 1,4 nunol) in 8 ml trockenem und sauerstofffreiem Äthanol gegeben. Das Ganze wurde 2 Stunden lang unter Rühren auf 50° C erhitzt, im Hochvakuum zur Trockene eingedampft und der Rückstand durch Erhitzen mit konzentrierter Salzsäure hydrolisierto Mach dem Eindampfen zur Trockene wurde der Rückstand mit 2,5 a Chlorwasserstoffsäure aufgenommen und mittels SSulenchromatographie über einen Ionenaustauscher gereinigt (Dowex SO W χ 8 100 - 200 Maschen, elttiert mit 2,5» HCl). Auf Selen bezogene Ausbeute! SO. %»

Im Beispiel 1 wurde die Reaktiosa mit Di-(chloräthyl)-dioxopiperasin durchgeführt» An 4®ss©sa -Stolle, läßt sieh ebenfalls Di-(broiBätliyl)~diox©pip©Fazln im seiner optisch reinen L-Forra verwenden·

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt bis sum und einschließlich dem Anfallesa des Rückstandes an Nat^iummethylselenid-Lösung. Dann ward® di® Suspension eimer äquivalenten Menge am Bi-fbr

ia optisch reiner Fore ν®3& E —

gelöst la 8 ml

h ΚΙ©!eitern suagegefoesu Bas ßanase

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lang in einem Ölbad von 45 bis 50° C erhitzt. Durch sorgfältige Zugabe einer Lösung von NaOCH- in Methanol wurde der pH-Wert auf 9,0 bis 9,2 eingestellt und eingehalten. Die Konzentration dieser Lösung war etwa 0,6 η an NaOCH.. Am Ende der Umsetzung wurde das Reaktionsgemisch mit verdünnter Schwefelsäure bis zu einem pH-Wert von etwa 3 angesäuert. Unter RUhren wurde das Methanol abgedampft bei einer Anfangsteaperatur von -10° C, die langsam erhöht wurde. -

Zu dem Rückstand wurden 30 ml 2,5 η Chlorwasserstoff säure zugegeben und das Ganze 15 Stunden lang unter einer sauerstofffreien Argonatmosphäre auf etwa 125° C erhitzt. Das Reaktionsprodukt wurde mittels Säulenchromatographie wie in Beispiel 1 gereinigt. Die Ausbeute betrug 51 % an optisch reinem radioaktiven L-Selenoraethionin.

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Claims (13)

1. - 12 Patentansprüche "

   Verfahren zur Herstellung von radioaktivem SeIenomethionin der allgemeinen Formel

   CH₃ - Se* - CH₂ - CH(NH₂) - COOH

   dadurch gekennzeichnet, daß Selen, welches mit dem Isotop Selen 75 angereichert ist, in sauerstofffreiem Tetrahydrofuran bei Temperaturen von +10° bis -15° C zu Lithiummethylselenid umgesetzt und dieses mit einer annähernd äquivalenten Menge einer Säure zu Methylselenol zersetzt wird, das mit Natriumbzw. Lithiumalkoholat in Natrium- bzw. Lithiummethylselenid übergeführt wird, welches mit einem Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin umgesetzt wird, worauf das Reaktionsprodukt mit Säure gespalten und das radioaktive Selenomethionin gewonnen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Isotop Selen 75 angereicherte Selen mit Lithiummethylat zu Lithiummethylselenid umge- . setzt wird.
3. 3, Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Isotop Selen 75 angereicherte Selen unter Ausschluß von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu Lithiummethylselenid umgesetzt wird.

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4. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Lithiummethylselenid
   durch Einwirkung von Säure gebildete Methylselenol im Hochvakuum aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert wird,
5. 5· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Methylselenol in Gegenwart eines niederen aliphatischen Alkohols mit Natrium- bzw·
   Lithiumalkoholat in Natrium- bzw. Lithiummethylselenid übergeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß als Natrium- bzw. Lithiumalkoholat
   Natrium- bzw. Lithiummethylat eingesetzt wird.
7. 7· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin Di-(chloräthyl)-dioxopiperazin eingesetzt wird.
8. 8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin Di-(bromäthyl)-dioxopiperazin eingesetzt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Di-(bromäthyl)-dioxopiperazin dessen L-Form eingesetzt und in dem Reaktionsgemisch ein pH-Wert von 9 bis 11 aufrecht erhalten wird.

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10. 10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazin Di-(jodäthyl)-dioxopiperazin eingesetzt; wird.
11. 11· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazins eine Verbindung der allgemeinen Formel

    X - CH₂ - CH₂ - CH(NHR) - COOH, worin X für ein Chlor-jBrom- oder Jodatom und R für einen blockierenden Rest stehen,

    eingesetzt wird.
12. 12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Di-(halogenethyl)-dioxopiperazins eine Verbindung der allgemeinen Formel

    X - CH₂-CH₂ - CH(NHR) - COOR¹, worin X für ein Chlör-jBrom- oder Jodatom und R sowie R.¹ für gleiche oder verschiedene bl. kierende Reste stehen,

    eingesetzt wird.

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13. 13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Di-(halogenäthyl)-dioxopiperazins eine Verbindung der allgemeinen Formel

    X - CH₀ - CH. - CH(NHR) - COR".

    worin X für ein Chlor^Brom- oder Jodatom und R sowie R" für gleiche oder verschiedene blockierende Reste stehen,

    eingesetzt werden.

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