第五部分放射性核素的生產(chǎn)與標記化合物的合成

1、 放射性核素的生產(chǎn)與標記化合物的合成 第一節(jié)：放射性核素的生產(chǎn) 第二節(jié)：放射性標記化合物命名與制備 第三節(jié) 標記化合物的質量控制 1第一節(jié)：放射性核素的生產(chǎn) 、反應堆生產(chǎn)放射性核素中子轟擊 U-235鈾核裂變放出2-3個中子放出的中子又會引起其它鈾核的裂變這樣裂變不斷繼續(xù)下去，規(guī)模越來越大，這種反應叫做鏈式反應。核反應堆是一種用人工方法控制鏈式反應的裝置。 23反應堆生產(chǎn)放射性核素是：中子轟擊各種靶核靶核俘獲中子成為不穩(wěn)定核釋放出其它粒子（如、p、等）。反應堆發(fā)生核反應類型主要有：(n,)反應、(n,p)反應、(n,)反應等。反應堆生產(chǎn)的放射性核素又稱為豐中子放射性核素。 4利用(n,p)、(

2、n, )、(n,d)等核反應生產(chǎn)的放射性核素，核反應式及核衰變式舉例為： 5、加速器生產(chǎn)放射性核素 加速器是用人工的方法產(chǎn)生高速帶電粒子的設備。如高強度、高能量的質子、氘核、3He、粒子可與各種靶核作用，電子束轟擊重金屬靶產(chǎn)生的韌致輻射等都能引起核反應生產(chǎn)放射性核素。生產(chǎn)的放射性核素多為缺中子的放射性核素 6加速器所引起的 核反應反應式和衰變式舉例如下： 7加速器生產(chǎn)的缺中子放射性核素有其獨特的優(yōu)點： 它們大多以發(fā)射正電子或電子俘獲形式進行衰變，由于電子俘獲發(fā)射低能光子及正電子與物質作用的特點，使得照相機、正電子照相機、PET等探測器對探針能夠進行準確定位、動態(tài)觀察，并能獲得高分辨率影象。 它

3、們大多數(shù)是發(fā)射射線單一，能量小，壽命短的核素 ，這使得研究對象受輻射劑量小，易于防護及核廢物處理。 8三、放射性核素發(fā)生器生產(chǎn)放射性核素 放射性核素發(fā)生器（母牛）是從較長半衰期的母體中分離出短半衰期子體核素的一種裝置。 放射性母體 放射性子體 穩(wěn)定性核素。99Mo（66h) 99mTc(6h) 99Tc。經(jīng)過一個子體半衰期，子體的放射性增加到最大值的50%，經(jīng)兩個半衰期，增長到75%，到5 個子體半衰期的時間，子體又生長至與母體平衡。此時子體核素的有效半衰期等于母體核素的半衰期。子體核素的放射性活度達到最大時所需要的時間為9第二節(jié)：放射性標記化合物命名與制備 放射性標記化合物是指用放射性核素取

4、代化合物分子中的一個或幾個原子（或基團），使之能被識別并可用作示蹤劑的化合物。 10標記化合物的命名與書寫 1、定位標記（用符號“S”來表示） 指標記核素局限于分子的指定位置上。如：腺嘌呤8T（S），即表示氚原子是連接在腺嘌呤分子中的第8位碳原子上。在14C定位標記的分子中可省略書寫符號“S”。 2、均勻標記（用符號“U”來表示） 指放射性核素以統(tǒng)計學的均勻分布在整個標記分子中。如：葡萄糖14C（U），即表示14C在六個碳原子上的分布，具有統(tǒng)計學的均一性。 3、全標記（用符號“G”來表示） 指放射性核素普片地、不規(guī)則地分布在被標記分子中。如：膽固醇T（G），即表示膽固醇分子中所有的氫，都有可能

5、被氚所取代，但由于各個氫原子在分子中的結構位置不同，被氚取代的幾率也不同。4、名義上的定位標記（用符號“N or n”來表示） 指未能確定放射性核素是否局限在分子中指定的位置上。 11放射性標記化合物的制備 在進行放射性標記化合物合成方案設計時，要注意如下幾個方面： 盡量選擇合適的放射性標記核素。它應具有合適的半衰期、低能單一的射線、生物毒性小。 由于放射性核素價格昂貴，所以在制備過程中應考慮充分利用它們。 合成中必須將放射性核素引入到化合物穩(wěn)定或指定的位置上去。 合成步驟應盡量少，且盡可能晚的將放射性核素引入到反應中去。 合成過程中避免引入不必要的載體，標記化合物應具有較高的比活度。 12放

6、射性標記化合物的制備方法主要有三類： 化學合成法生物合成法同位素交換法13化學合成法化學合成法是運用普通的化學反應原理，將放射性核素引入到所需標記的化合物中。它的特點是：所合成的標記化合物多是定位標記，且比活高，純度好，但往往步驟多，制備出的標記化合物常是D、L旋的標記化合物。目前它是制備標記化合物的最主要的方法。 后面以生物醫(yī)學中常用的放射性核素14C、3H、*I為例介紹它們的化學合成途徑。 1414C標記化合物的化學合成 15 氚標記化合物的化學合成 用化學合成法制備氚標記化合物是成熟的方法。選擇適當?shù)那绑w化合物非常重要。(a) 催化加氚反應（通常用二氧六環(huán)或冰乙酸作為溶劑，鈀-碳作為催化

7、劑。 將一些含雙鍵或三鍵的不飽和有機化合物溶在適當溶劑中，在催化作用下，打開雙鍵或三鍵進行加氚反應，其通式為： （b)鹵氚置換反應 在催化劑存在下，氚能與有機化合物中鹵素發(fā)生置換反應，從而獲得氚標記化合物，其通式為： (c) 催化金屬還原反應 氚化鋰鋁或氚化硼鈉等與有機化合物混合發(fā)生還原反應，從而制備一系列有機氚標記化合物，其通式為： 16 （3）放射性碘標記的化學合成 例如：利用氯胺-T作為氧化劑的放射性碘標記化學合成。主要包括兩個步驟:氧化反應和碘代反應。 氧化反應：碘代反應： 已標記的I*-蛋白質和游離的I*一般用分子篩進行分離。 17放射性磷標記的化學合成 -32P-腺三磷（ATP）*

8、P-P-P-CH2CH2HCCOHOH PCH2HCCO*POH PCH2HCCOOHOH P磷酸 甘油醛-3-磷酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶1-3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶OOH HH H HH HNN NNNH2P-P-CH2OOH HH H HH HNN NNNH2腺二磷ADP的制備 18 生物合成法 生物合成法是利用動物、植物、微生物或酶的生理代謝過程，在化合物中引入放射性核素而制得所需的標記化合物。 特點：用此方法制備的標記化合物結構復雜，且具有很好的生物活性，可以準確地制備出某種具有生理活性的旋光異構體。但所制備出的放射性標記化合物比放射性低，并且標記位置不確定。

9、 19除講義上舉的兩個例子外，目前在實際中，使用生物合成法制備放射性標記化合物不少引進放射性核素后，通過微生物的生物代謝，制備標記的維生素、抗生素等。將甘氨酸喂養(yǎng)鴿子，便可以得到尿酸。等等20同位素交換法 利用同一元素的放射性核素與非放射性核素之間的交換反應，來制備所需要的標記化合物。其通式表示為：特點：較化學合成法步驟少，簡單，但標記位置不易控制，且產(chǎn)品難以分離純化，所以產(chǎn)品的比活度低。主要方法：氣體曝射法和催化交換法。 21（1）氣體曝射法 該方法最早是1957年由Wilzbach（魏茲巴赫）首先采用的。即將需要標記的有機化合物置于比活度很高的氚氣中，密封放置一段時間（幾天或幾星期），則氚

10、氣中的氚與有機化合物中的氫發(fā)生交換反應，而制得氚標記化合物。 例如：四環(huán)素在氚氣中曝射15天，就可獲得氚標記的四環(huán)素，若曝射時附加微波放電等外部激發(fā)條件，可縮短標記時間，提高氚化效率。 22（2）催化交換法 將欲標記的有機化合物和催化劑（Pd-C等）置于溶劑中，通入氚氣或溶于氚化溶劑（如：氚水或70%氚化醋酸）、放射性碘化溶劑等中，室溫攪拌數(shù)小時后，放射性核素與其有機化合物中的非放射性核素發(fā)生交換，即可得到氚或其它放射性標記的化合物。 23例1：T-黃楊木生物堿I的制備 T2(C2H5OH) 5%Pd-C黃楊木生物堿T-黃楊木生物堿I例2： 123I-6-碘甲基-19-去甲膽固醇的制備 6-碘

11、甲基-19-去甲膽固醇 + Na123I 催化劑苯并12-冠4123I-6-碘甲基-19-去甲膽固醇24 第三節(jié) 標記化合物的質量控制 標記好的化合物必須對其質量進行鑒定。體內(nèi)用與體外用標記化合物質量要求指標不盡相同。體內(nèi)用標記化合物物理鑒定：包括放射性核純度、放射性活度及放射性比活度的鑒定?；瘜W鑒定：標記化合物的放射化學純度、溶液值、被標記化合物的化學純度鑒定，以及化學雜質的控制。生物學鑒定：藥用標記化合物，按照國家藥典規(guī)定，進行無菌、無熱源檢查，體內(nèi)分布試驗和生物毒性試驗。 體外用標記化合物 需測定比活度、特異性、靈敏度及生物活性等 。放射性核純度指放射性標記化合物所標記的放射性核的放射性占樣品總放射性的百分比。放射化學純度指放射性標記化合物在特定化學狀態(tài)中占樣品總放射性百分比。 25第四節(jié)：標記化合物的自分解及其機理 一、輻射自分解機理（輻射自分解效應可歸納為以下三類：1、初級內(nèi)分解是指標記化合物由于其中放射性核素的衰變而產(chǎn)生的輻射分解效應。例如：放射性14C的衰變產(chǎn)物是14N，所以14C-乙烷總是由于14C的核衰變不斷地生成甲胺。2、初級外分解是指標記化合物中的放射性核素放出的射線直接作用于化合物分子，引起化合物化學鍵