SE505324C2 - Framställning av 11C-metyljodid - Google Patents

Description

505 324 2 En sådan sammansättning bildas i dag oftast ur “C-märkt kol- dioxid (HCOZ) genom reduktion med litiumaluminiumhydrid (LAH) till “C-märkt metanol och en reaktion av denna sammansättning med vätejodid för att producera “C-märkt metyljodid. Reaktionen sker i en organisk lösning. Detta förfarande har åtskilliga nackdelar, kemikalierna är ohanterliga att använda och processen otillförlitlig och LAH innehåller en varierande mängd av kall koldioxid som sänker förhållandet mellan producerad radioaktiv och icke-radioaktiv “C-märkt metyljodid. I många undersökningar är det önskvärt att ha ett högt förhållande.

Ett annat sätt att tillverka denna sammansättning är halogenering av “C-märkt metan (HCHQ med jod. “CH4bildas ur den katalytiska reduktionen av “C-märkt koldioxid. Halogeneringsreaktionen vid UCH, är en icke-selektiv radikal reaktion som sker vid förhöjd temperatur. Eftersom jod alltid kommer att vara närvarande i stort överflöd är det svårt att förhindra polyhalogenering, som leder till låg radiokemisk renhet. I den publicerade litteraturen bildas blandningar mellan mono-, di-, tri- och tetrajoderad metan. Om reaktionförhållandena är lämpliga för bildande av endast den monohalogenerade sammansättningen med hög renhet är avkastningen låg (< 10%) beroende på den mycket korta reaktions- tiden nödvändig för att förhindra ytterligare halogenering.

Beskrivning av uppfinningen Den föreliggande uppfinningen löser problemet med den låga kemiska avkastningen och den låga radiokemiska renheten för den radikala jodiseringsreaktionen. Reaktionstiden och temperaturen optimeras för att gen en ren monohalogenerad metyljodid. Den lilla delen bildad “C-märkt metyljodid avlägsnas ur gasblandningen och kvarvarande “C-märkt metan renas och återcirkuleras. Ny jod adderas och processen upprepas tills omvandlingen av UCH4 är fullständig.

I enlighet med ett första syfte med den föreliggande uppfinningen visas ett förfarande för produktion av “C-metyljodid genom att selektivtzmonohalogenera “C-metan, varvid förfarandet innefattar 505 324 3 ett första steg med introduktion av HCH, in i ett cirkulations- system innefattande ett antal inkopplade cirkulationselement, och cirkulationssystemet innefattar vidare ett antal ventiler och åtminstone en pump för återcirkulation av “tig och introducerande av jodàngor in i det cirkulerande gasflödet, som förs genom åtminstone en upphettad reaktionskammare i cirkulationssystemet under en på förhand fastställd tidsperiod under kontinuerligt avlägsnande av bildat “CH3I med hjälp av den andra fällan, och ett tredje steg med frigörande av den producerade lïkmetyl- jodiden efter den på förhand fastställda tidsperioden för ytterligare bearbetning genom uppvärmning av den andra fällan, som innehåller producerad “CH3I, medan ett flöde av ädelgas leds genom den. andra fällan, varvid den andra fällan kommer att fungera som en liten kromatograf som renar önskad UCHBI.

I enlighet med ett andra syfte med den föreliggande uppfinningen visas ett förfarande för produktion av “C-metyljodid genom att selektivt monohalogenera “C-metan, varvid en apparat för till- lämpningen av förfarandet innefattar ett återcirkulationssystem innefattande en första fälla, en jodkammare, åtminstone en upphettad reaktionskammare, en kondensationskammare och en infångningskammare, en andra fälla och åtminstone en pump, varvid återcirkulationssystemet vidare.innefattar ett antal ventiler för att styra cirkulationen och den andra fällan med hjälp av ett lämpligt innehållet material, eller som en kylfälla, kommer att med hög avkastning uppfånga och lagra producerad “C-metyljodid för att frigöras för ytterligare bearbetning genom uppvärmning av denna andra fälla, som innehåller producerad “CH3I.

Ytterligare utföringsformer av förfarandet och apparaten för att utnyttja förfarandet definieras vidare av de beroende patent- kraven 2 - 6 respektive 9 - 12 i den bifogade uppsättningen av patentkrav.

Kort beskrivning av ritninqarna Uppfinningen kommer att beskrivas med föredragna utföringsformer som skall begrundas med hänvisning till de medföljande ritningar- 505 324 4 na i vilka lika hänvisningsbeteckningar används genom hela beskrivningen för att ange lika delar. I ritningarna: Fig. l visar en utföringsform av ett system som innefattar en “C-metankälla i àtercirkulationssystemet 'och som använder förfarandet i enlighet med den föreliggande uppfinningen, och Fig. 2 visar en annan utföringsform av ett system som med en extern “C-metankälla till återcirkulationssystemet och som utnyttjar förfarandet i enlighet med den förelig- gande uppfinningen.

Beskrivning av exemplifierande utföringsformer Fig. 1 demonstrerar en första utföringsform av en apparat för att utföra processen i enlighet med den föreliggande uppfinningen.

Apparaten enligt fig. 1 innehåller en sluten återcirkulations- krets innefattande en fälla l, till exempel en kall källa eller en molekylsiktfälla, som en källa för “C-metan + kväve, vilken inbegrips i kretsen genom två ventiler Vl, respektive V2. I stället för kväve kunde någon annan ädelgas användas. Vidare finns i den slutna kretsen en jodkälla 2, en reaktionskammare 3, en kondenseringszon 5, en källa 6 med 'Ascarite', en fälla 7 för CH3I samt en pump 8. Jodkällan 2 är ett kvartsrör där jodångor skapas genom lämplig upphettning av jodkristaller. Reaktions- kammaren 3 uppvärms med en ugn 4. Denna kammare 3 kan även innehålla en lämplig katalysator för reaktionen som producerar “C-metyljodid genom att selektivt monohalogenera “C-metan. Efter kammaren 3 finns det en kondensationszon 5 för att i fast form återskapa jodàngor som inte förbrukats av processen i reaktions- kammaren 3. Efter kondensationszonen 3 finns det en fälla 6 som i en föredragen utföringsform innehåller 'Ascarite' och där HI, “C02 och resten av joden kommer att uppfángas. Efter fällan 6 finns det en annan fälla som är anpassad för att avlägsna och lagra den ur den cirkulerande gasen producerade metyljodiden. Återcirkulationen av gas i systemet uppnås med hjälp av åtmin- stone en pump. Mellan den andra fällan 7 och en pump 8 finns det ytterligare ventiler V3, V4 och V5. Ventilerna V4 och V5 kan kopplas om för att ur fällan 7 släppa ut producerad och lagrad 505 324 5 “C-metyljodid. Ventilen V3 används för att addera ädelgas, till exempel helium, in i systemet som kommer att diskuteras nedan.

I fig. 2 demonstreras i en andra utföringsform en alternativ apparat för att utföra processen i enlighet med den föreliggande uppfinningen. Apparaten enligt fig. 2, som liknar apparaten enligt fig. l, innehåller en fälla 1, till exempel en kylfälla eller molekylsiktfälla, en jodkälla 2, en reaktionskammare 3, en kondensationszon 5, en fälla 6 med 'Ascarite', en fälla 7 för CH3I och en pump 8. Skillnaden från fig. 1 är att fällan 1 inte är en del av återcirkulationssystemet, utan den slutna cirkulationen uppnås genom att öppna passagen mellan ventilerna V4 och V3. I apparaten enligt fig. 2 insätts den ädla gasen som helium genom ventilen V2, medan ädelgasen insätts genom ventilen V3 i fig. 1. I apparaten enligt fig. 2 är alla ventilerna V1, V2, V3, V4 och V5 placerade mellan den andra fällan 7 och pumpen 8.

I båda utföringsformerna enligt fig. l och 2 när fällan 1 är en kylfälla kyls den lämpligen med hjälp av en vätska som har en kokpunkt under -162°C. Den andra fällan 7 kan uppvärmas med ett element 10 för frigörande av uppfàngad CHBI via ventilerna V4 och V5. Ventilen V5 används för att rikta utmatningen antingen som ett spill eller som en utmatning av den önskade produkten.

Proceduren i. enlighet med den föreliggande uppfinningen för produktion av “C-metyljodid genom att selektivt monohalogenera “C-metan kan uppdelas i tre steg som beskrivs nedan.

Steq 1: Introduktion av “CH, i återcirkulationssvstemet Det är väsentligt för syntesen att systemet laddas med ren “CH4 i en ren ädelgas. nCH4i Nzkan produceras vid målet genom bestràlning med fotoner av en blandning av NZ och H2, eller kan UCH, produceras utanför målet genom katalytisk eller icke katalytisk reduktion av ”C02 eller “CO i Nr Reningen och koncentreringen av “CH4 görs genom att leda 505 324 6 gasblandningen genom en fälla 1 fylld med 'Porapak N', och kyld i flytande N2(Fig. l och 2). I denna fälla kvarhálls metanet och orenheterna sveps igenom. Efter uppfàngningen frigörs nCH,i.ett flöde av helium, He, genom att flytta fällan från kylbadet. Om källan 1 placeras inuti àtercirkulationsdelen i systemet (fig. 1) är “CH,rn1pá plats och återcirkulationen kan börja. Om fällan placeras utanför systemets återcirkulationsdel (fig. 2) laddas HCH, in i systemet genom ventilerna V1 och V3 i en liten volym av, till exempel, He.

Som ett alternativ för helium kan substitueras vilken som helst annan ädelgas som Ne, Ar, Kr, Xe eller en annan gas som till exempel NZ.

Kylningen av en kylfälla kan använda flytande kväve, flytande luft, flytande syre eller flytande He, Ne, Ar, etc., eller fast C02, en kylkompressor, ett vortexrör eller liknande.

I en alternativ utföringsfonn i stället för att använda en kylfälla, kan nCl-I, uppfàngas vid en högre temperatur (rums- temperaturfi och frigöras genom uppvärmning. 'Porapak N' kan ersättas med ett stort antal uppfångningsmaterial. Exempel på sådana material är: Aktivt kol, molekylsiktar, ett stort antal packningsmaterial för GC (gaskromatografi), plastpulver, polymerer eller oorganiska bärare överdragna med vätskor med hög kokpunkt, eller bärare överdragna med kemiskt bundna organiska molekyler och så vidare.

I stället för att använda en kylfälla för att uppfánga nCH,, kan “C02 producerat genom bestrålning med protoner av N, som inne- håller spår av 02 uppfàngas i en fälla som innehåller en bland- ning av molekylsikt och en katalysator (Ni, Pd, Pt, Rh, Fe, ...) mättad med H2. Fällan spolas sedan med ädelgas, sluts och upp- värms. “C02 frigörs ur molekylsikten och reduceras till HCH, av vätetlg genom katalysatorn. Fällan öppnas och “CH,frigörs i ett flöde av ädelgas. 505 324 7 Om fällan nu placeras inuti systemets cirkulationsdel (fig. l) är HCH4 nu på plats och återcirkulationen kan börja.

Om fällan placeras utanför systemets cirkulationsdel (fig. 2) laddas UCH4 in i systemet genom en ventil V1 och V3 i en liten volym av ädelgas.

Steg 2: Återcirkulation av "CH!genom kontinuerligt bortförande av bildat 11cH31_.

Alla ventiler kopplas om sà att pumpen cirkulerar blandningen av HCH, och, till exempel, He från fällan 1 in i kvartsröret 2 där den blandas med jodàngor från de upphettade jodkristallerna. Gas- blandningen leds sedan genom ett stycke kvartsrör 3 uppvärmt till storleksordningen 720°C med hjälp av en elektrisk ugn 4, varvid jodiseringen av metan sker.

Efter ugnen passerar gasen ett stycke kvartsrör (kondensa- tionszonen 5) som hàlls vid rumstemperatur, dvs., ungefär 20°C, där det mesta av överskottet av jod kristalliseras och sedan ett stycke rör fyllt med 'Ascarite' där orenheter, huvudsakligen HI, “C02 och resten av joden kommer att uppfàngas. “C-metyljodiden uppfàngas i fällan för CH¿[ och oförändrat IJCH4 kommer att àtercirkuleras.

Pumpen 8 använd för cirkulationen, som kan vara vilken som helst typ av lämplig anordning, t.ex. en membranpump, roterande skovelpump, kolvpump, kugghjulspump, Roots-pump, skruvpump, peristaltisk pump eller liknande kan i praktiken placeras var som helst i den slutna kretsen.

Kammaren 2 för Ip reaktionskammaren 3, kondensationszonen 5 och kammaren 6 för 'Ascarite' är i den föredragna utföringsformen typiskt placerade i ett enda stycke kvartsrör, men kan också vara separata kammare tillverkade av olika material och kopplade till varandra med hjälp av rör eller slangar.

Reaktionskammaren skall vara kemiskt beständig och i stånd att 505 324 8 motstà temperaturen som behövs för att omvandla “CH, till “CH3I (200 - lOOO°C). Den kan vara tillverkad av kvarts, metall, legeringar eller keramik. Den upphettas med en elektrisk ugn, en flamma eller en varmluftström. Den är tom eller fylld med ett material som katalyserar reaktionen mellan INKL och Ir Kondensationszonen 5 kan hållas vid rumstemperatur, eller kylas till +20 till -lOO°C med en kall luftström, ett vortexrör eller någon annan typ av kylningsanordning.

Materialet 'Ascarite' i kammaren 6 för 'Ascarite' kan ersättas med Sb, Nagïg eller starka baser såsom KOH eller Ca(0H), I den föredragna utföringsformen fylls fällan 7 för CH3I typiskt med 'Porapak N'. Uppfàngandet utförs vid rumstemperatur, och frigörandet utförs genom upphettning till 90°C med hjälp av en elektrisk ugn 10 eller med en.varmluftström.Detta 'Porapak N' kan ersättas med ett stort antal uppfångningsmaterial. Exempel på sådana material är: Aktivt kol, molekylsiktar, ett stort antal packningsmaterial för GC, plastpulver, polymerer eller oorganiska bärare överdragna med vätskor med hög kokpunkt, eller bärare överdragna med kemiskt bundna organiska molekyler och så vidare.

Fällan 7 för Cägl kan likaså konstrueras som en kylfälla som innehåller till exempel fast C02 i etanol eller aceton.

Uppfàngandet och frigörandet kan ske mellan - 250 och +300°C.

Steq 3: Friqörande och renande av unpfànqad lï2g;¿ HCHBI frigörs genom upphettning av fällan 7, medan ett flöde av helium leds genom systemet och fällan. Beroende på uppfångningsmaterialet som används kommer fällan att verka som en liten kromatograf. Denna effekt kan användas för att få en ren produkt genom användning av V5 (fig. 1 och 2) för att uppsamla delen nCH3I.

Förfarandet och apparaten som inbegriper återcirkulation av “CH, blandad.med, till exempel, helium under kontinuerligt avlägsnande 505 324 9 av producerad “Cflal har en avkastning som är mycket större jämfört med teknik enligt teknikens ståndpunkt. Tiden för àtercirkulationsprocessen kommer till exempel att vara beroende pà kapaciteten för pumpen 8, men en tid ungefär 20 sekunder är typisk i den föredragna utföringsformen.

Claims (12)

505 324 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för produktion av “C-metyljodid genom. att selektivt monohalogenera “C-metan, innefattande stegen introduktion av nCH4iJxi ett cirkulationssystem innefattande ett antal hopkopplade cirkulationselement varvid cirkulationssystemet innefattar vidare ett antal ventilorgan (V1 - V5) och åtminstone en pump (8) för styrning av cirkulationen, àtercirkulation av “CH4 och introducerande av jodàngor in i den cirkulerande gasflödet som förs genom åtminstone ett upphettat reaktionskammarorgan (3) i cirkulationssystemet under en på förhand fastställd tidsperiod under kontinuerligt avlägsnande av bildat nCH3I med hjälp av ett andra uppfàngningsorgan (7) som innehåller ett lämpligt material för uppfàngning av CHBI frigörande av den producerade “C-metyljodiden efter den pá förhand fastställda tidsperioden för* ytterligare bearbetning genom uppvärmning av det andra uppfàngningsorganet (7) som innehåller producerad “CHgImedan ett flöde av ädelgas leds genom det andra uppfàngningsorganet (7).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det andra uppfàngningsorganet (7) under frigörandet producerad uCH3I fungerar som en liten kromatograf som renar önskad uCH3I.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ett jodkammarorgan (2) producerar ångor av jod med hjälp av upphettning av jodkristaller i jodkammarorganet.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att ett uppfàngningskammarorgan (6) uppfångar orenheter, huvudsakligen HI, “C02 och resten av joden i den cirkulerande gasen efter passerandet av kondensationskammarorganet (6).

5. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att ett första uppfàngningsorgan (1) i förväg prepareras före återcirkulationsprocessen genom att spolas med ädelgas, slutas och uppvärmas, varvid “C02 frigörs ur en molekylsikt eller en 505 324 ll kylfälla och reduceras till “CH4znrIg med en katalysator, efter vilket det första uppfángningsorganet öppnas och UCH, frigörs i ett flöde av ädelgas i återcirkulationssystemet för produktion av “C-metyljodid som skall uppfángas i det andra uppfàngnings- organet (7).

6. Förfarande enligt nágot av kraven l till 5, k ä n n e - t e c k n a t: av att ett första uppfàngningsorgan (1) prepareras före startande av átercirkulationsprocessen genom att spolas med ädelgas, slutas och uppvärmas, varvid “C02 frigörs ur en molekylsikt eller en kylfälla och reduceras till “CH, av H2 med en.katalysator efter vilket det första uppfàngningsorganet öppnas och nCI-I, frigörs i ett flöde av ädelgas i átercirkulations- systemet för produktion av "C-metyljodid för att uppfàngas i det andra uppfàngningsorganet.

7. Apparat för produktion av “C-metyljodid genom att selektivt monohalogenera HC-metan, innefattande:ett:återcirkulationssystem som inbegriper ett första uppfàngningsorgan (1), ett jodkammar- organ (2), ett upphettat reaktionskammarorgan (3), ett konden- sationskammarorgan (5) och ett uppfàngningskammarorgan (6), ett andra uppfàngningsorgan (7) och ett pumporgan (8), varvid àtercirkulationssystemet vidare innefattar ett antal.ventiler (V1 - V5) för att styra cirkulationen, varvid det andra uppfàngnings- organet (7) med hjälp av ett lämpligt innehållet material upp- fångar och lagrar den _producerade *IC-metyljodiden som skall frigöras för ytterligare bearbetning genom upphettning av det andra uppfàngningsorganet (7) som innehåller producerad nCH3I.

8. Apparat för produktion av “C-metyljodid genom att selektivt monohalogenera “C-metan, innefattande ett àtercirkulationssystem som inbegriper ett första uppfàngningsorgan (1), ett jodkammar- organ (2), ett upphettat reaktionskammarorgan (3), ett kondensa- tionskammarorgan (5) och ett uppfàngningskammarorgan (6), ett andra uppfàngningsorgan (7) och ett pumporgan (8), varvid återcirkulationssystemet vidare innefattar ett antal ventiler (V1 - V5) för att styra cirkulationen, varvid det andra uppfàngnings- 505 324 12 organet (7) är en kylfälla som uppfàngar och lagrar den produ- cerade “C-metyljodiden som skall frigöras för ytterligare bearbetning genom upphettning av det andra uppfàngningsorganet (7) som innehåller producerad “CH¿I. ' ~ ^

9. Apparat enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e clk n a d av att jodkammarorganet (2) producerar jodånga genom upphettning av jodkristaller i jodkammarorganet.

10. Apparat enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att uppfàngningsorganet (6) uppfàngar HI, “C02 och resten av joden i den cirkulerande gasen efter passage av kondensationskammar- organet (5).

11. ll. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att det första uppfángningsorganet (1) innehåller ett lämpligt material för “CI-IM t.ex. aktivt kol, molekylsiktar, ett GC- packningsmaterial , plastpulver, polymerer eller oorganiska bärare överdragna med vätskor med hög kokpunkt, eller bärare överdragna med kemiskt bundna organiska molekyler.

12. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att det första uppfàngningsorganet (1) är en kylfälla.