Corso di radiochimicaCorso di radiochimica

Reagenti Reagenti alchilantialchilanti marcati con marcati con radioisotopi per la PET radioisotopi per la PET

C. Pascali C. Pascali -- A. BogniA. Bogni

[[1111C]CHC]CH33I (TI (T½½= 20.3 = 20.3 minmin))

Purificazione attraverso trappole (ascarite e P2O5)

4CO2 + 3LiAlH4 LiAl(OCH3)4 + 2LiAlO2

LiAl(OCH3)4 + 4H2O Al(OH)3 + LiOH + 4CH3OH

CH3OH + HI CH3I + H2O

Resa rad. 90% d.c.Tempo preparazione 6-10min da EOB.

[[1111C]CHC]CH33I: punti deboliI: punti deboli

!! Attività specifica tipica: 1Attività specifica tipica: 1--5 Ci/5 Ci/μμmole. E’ mole. E’ richiesta molta attenzione nella preparazione richiesta molta attenzione nella preparazione per raggiungere valori elevatiper raggiungere valori elevati

!! HI è un agente aggressivo e di difficile HI è un agente aggressivo e di difficile rimozionerimozione

!! Preparazione e automazione laboriose.Preparazione e automazione laboriose.

Suggerimenti per ottenere alte Suggerimenti per ottenere alte attività specifiche con [attività specifiche con [1111C]COC]CO22

CrouzelCrouzel C. C. etet al.al. (1987). (1987). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 3838, 601., 601.

!! Target di piccolo volumeTarget di piccolo volume!! Gas ad alta purezza e trappole per COGas ad alta purezza e trappole per CO22

sulla linea di alimentazione del gas targetsulla linea di alimentazione del gas target!! Tubi in acciaioTubi in acciaio!! Bombardamenti brevi con alte correntiBombardamenti brevi con alte correnti!! Lavare Lavare targetstargets nuovi con acido fosforiconuovi con acido fosforico!! Ridotte quantità di LiAlHRidotte quantità di LiAlH44 e THF (si è e THF (si è

arrivati fino a 50arrivati fino a 50μμL 0.05M).L 0.05M).

HolschbachHolschbach M. M. etet al.al. (1993). (1993). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 4444, 779, 779

P+

3I

P+

3I

I- + CH3OH

OH- + CH3I

160°C

3P O + HI Sottoprodotti in colonna

Colonna di Ph3PI2 su allumina riutilizzabile per diverseSintesi.

Preparazione di [Preparazione di [1111C]CHC]CH33I in fase I in fase gassosa (I)gassosa (I)

LarsenLarsen P. P. etet al.al. (1997). (1997). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 4848, 153, 153

Eliminate rimuovendo CHEliminate rimuovendo CH33I e HI dalla reazione man I e HI dalla reazione man mano che si formano e operando a T controllata.mano che si formano e operando a T controllata.

CCHH44 + X+ X22 CCHH33X + HXX + HX

Reazioni collaterali:Reazioni collaterali:

CCHH33X + XX + X22 CCHH22XX22 + + CCHXHX33 + + CCXX44

CCHH33X + HX X + HX CCHH44 + X+ X22

CCHH33X + HX + H22 CCHH44 + HX+ HX

Preparazione di [Preparazione di [1111C]CHC]CH33I in I in fase gassosa: vantaggi (II)fase gassosa: vantaggi (II)

!! Eliminato LiAlHEliminato LiAlH44 (fonte di (fonte di carriercarrier))!! Attività specifica superiore (15 Ci/Attività specifica superiore (15 Ci/µµmole)mole)!! Eliminato HIEliminato HI!! Riutilizzo ripetitivo del sistema fino 10 volteRiutilizzo ripetitivo del sistema fino 10 volte!! ImpurezzaImpurezza maggiore maggiore CCHH44, occasionalmente , occasionalmente

CCO e O e CCOO22. Non inficiano però la reazione . Non inficiano però la reazione successiva.successiva.

[[1111C]C]MeOTfMeOTf!! Molto più reattivo di [Molto più reattivo di [1111C]C]MeIMeI

-- condizioni più blande (T<) e velocità condizioni più blande (T<) e velocità superiori (t<)superiori (t<)

-- occorre meno substratooccorre meno substrato-- meno problemi di separazione e di meno problemi di separazione e di reperibilità del precursorereperibilità del precursore

!! Meno volatile di [Meno volatile di [1111C]C]MeIMeI-- più facilmente intrappolato in piccoli più facilmente intrappolato in piccoli reattori.reattori.

!! Flusso Flusso MeIMeI: fino a 100 mL/: fino a 100 mL/minmin!! Colonna riusata per diverse preparazioniColonna riusata per diverse preparazioni!! Test Test colorimetricocolorimetrico per distinguere per distinguere MeOTfMeOTf da da

MeIMeI!! Funziona anche con Funziona anche con MeBrMeBr e e MeClMeCl..

[11C]MeIGrafite/AgOTf

200 °C

% conversione da MeI: 98-99%

7 min da EOB[11C]MeOTf

Reagenti Reagenti alchilantialchilanti::1818F vs. F vs. 1111CC

!!TT½½ pipiùù lungolungo (109.8 vs. 20.3 min):(109.8 vs. 20.3 min):-- maggiormaggior numeronumero didi dosidosi-- pipiùù idoneoidoneo per per tracciantitraccianti con lento con lento washwash--out o lento uptakeout o lento uptake

-- possibilitpossibilitàà didi trasportotrasporto

!!AttivitAttivitàà specificaspecifica pipiùù altaalta

!!ßß++ didi energiaenergia inferioreinferiore..

[[1818F]FCHF]FCH22IIZhengZheng L.L. etet al.al. (2000). (2000). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 5252, 55, 55

F-, K2CO3, K2.2.2.

CH3CN Tamb 1’

b.p. 181°C b.p. 53°C

Separazione (incompleta) per distillazione.Resa rad. max. 40% ma poco riproducibile.

CHCH22II22 FFCHCH22II

BergmanBergman J. J. etet al. (2001). al. (2001). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 5454, 927, 927

FFCHCH22II separato per distillazioneseparato per distillazioneFFCHCH22BrBr ““ “ “ gascromatografiagascromatografia

FFCHCH22II resa resa radrad. 6. 6--21% 21% d.cd.c..purezza purezza radrad. 95% (. 95% (impurezzeimpurezze fredde)fredde)

FFCHCH22BrBr resa resa radrad. 42% d.c. (25% se purificato). 42% d.c. (25% se purificato)purezza purezza radrad. 95%.. 95%.

CH2X2 FCH2X X=Br, IF-, K2CO3, K2.2.2.

CH3CN 11O°C

[[1818F]FCHF]FCH22OTf (I)OTf (I)Iwata R. Iwata R. etet al.al. (2002). (2002). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 5757, 347, 347

Separazione per distillazione insufficiente.Separazione per distillazione insufficiente.

CH2Br2

F-, K2CO3, K2.2.2.

CH3CN, reflux

47% d.c.

AgOTf

190°C

99% d.c.

b.p. 97°C b.p. 8-18°C

FCH2Br FCH2OTf

passaggio su passaggio su SilicaSilica SepSep--PaksPaks a a TambTamb..

[[1818F]FCHF]FCH22OTf (II)OTf (II)

18F-colina

via 18FCH2Br 22% d.c.

Tecnica usata: metilazione on-column con flusso 30 mL/min.

via 18FCH2OTf 84% d.c.(40% da EOB, 30’)

Tecniche di Tecniche di metilazionemetilazione

!! BubblingBubbling (classica)(classica)Lenta ed elaborata nella rimozione del Lenta ed elaborata nella rimozione del solventesolvente

!! OnOn--column column (Pascali C. et al. (2000) (Pascali C. et al. (2000) JLCRJLCR 4343, 195), 195)

Pratica e velocePratica e veloce!! Su loop Su loop (Iwata R. et al. (2001). (Iwata R. et al. (2001). Appl.Rad.Isot.Appl.Rad.Isot. 5555, 17), 17)

Richiede meno precursore e semplifica Richiede meno precursore e semplifica introduzione in HPLCintroduzione in HPLC

Alternativa: Alternativa: fluorurazionefluorurazione diretta, per diretta, per eses.:.:

Limiti:Limiti:-- protezione di gruppi interferenti con protezione di gruppi interferenti con 1818FF--

-- condizioni basiche favoriscono condizioni basiche favoriscono ciclizzazioneciclizzazione-- occorrono studi occorrono studi in vivoin vivo sul precursore.sul precursore.

F18 Xn

n=1-3X=Br, I, TsO, TfO

N OTfn

Problemi:Problemi:

!! il reagente marcato deve essere un buon il reagente marcato deve essere un buon agente agente alchilantealchilante

!! come separare il prodotto in modo semplice come separare il prodotto in modo semplice dai reagenti, specialmente dall’eccesso di dai reagenti, specialmente dall’eccesso di precursore. precursore.

XY

n

XF18

n

n = 1-2X eY = alogeni, MsO, TsO, TfO

Es.Es. 1: 1: ShiueShiue etet al.al. (1986). (1986). JLCRJLCR 2424, 55., 55.

XX

n X

F18

n dry 18F- K2CO3/K2.2.2

CH3CN, 75°C, 10min

Purificazione: diluizione con HPurificazione: diluizione con H22O, passaggio su O, passaggio su C18 C18 SepSep--PakPak, lavaggio con H, lavaggio con H22O, O, eluizioneeluizione con con pentano, pentano, anidrificazioneanidrificazione su Ksu K22COCO33..Insufficiente!Insufficiente!

X=I o Brn=1-2

resa rad. 30-40%resa rad. 5% se n=1

Es.Es. 2: Block D. 2: Block D. etet al.al. (1987). (1987). JLCRJLCR 2424, 1029., 1029.

F18 Xn X X

n

dry 18F- K2CO3/K2.2.2

reflux, CH3CN, 10min

797977771.11.1MsOMsO

898982820.90.9TsOTsO

565616160.10.1BrBr

n=3n=3n=2n=2n=1n=1XXResa radiochimica d.c. (%)Resa radiochimica d.c. (%)

Es.Es. 3: 3: ComagicComagic etet al.al. (2002). (2002). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 5656, 847, 847

Purificazione: diluizione con HPurificazione: diluizione con H22O e fissaggio su O e fissaggio su LiChrolutLiChrolut--ENEN SepSep--PakPak. . EluizioneEluizione con CHcon CH33CN e CN e passaggio attraverso Alluminapassaggio attraverso Allumina––B (blocca il B (blocca il precursore).precursore).

BrBr

BrF18dry 18F- K2CO3/K2.2.2

CH3CN, 70°C, 3min

resa rad. 60-70%purezza rad. 98%

Es.Es. 4: 4: SchirmacherSchirmacher R. (2002). R. (2002). Appl.Radiat.Isot.Appl.Radiat.Isot. 5656, 511, 511

Precursore:Precursore: TsOTsO--(CH(CH22))22--OTsOTs

Purificazione di 18FPurificazione di 18F-- (CH(CH22))22--OTs: aggiunta OTs: aggiunta di Hdi H22O, trasferimento su C18 SepO, trasferimento su C18 Sep--Pak, Pak, eluizione con CHeluizione con CH33CN/HCN/H22O 50:50 che O 50:50 che rimuove rimuove solosolo il prodotto.il prodotto.Questo viene fissato su Questo viene fissato su LiChrolutLiChrolut--ENEN sepsep--PakPak, asciugato con , asciugato con HeHe ed ed eluitoeluito con DMF o con DMF o altro solvente.altro solvente.

Resa Resa radrad. dopo purificazione: 80% . dopo purificazione: 80% d.cd.c....

Es.Es. 5 5 MulhollandMulholland G. G. etet al.al. (1999). (1999). JLCRJLCR 4242, s318, s318

O OS

O O

F18 OSO3-(a) 18F- label

(b) isolate 2 on anion exch. resin(optional)

F18 Br Br Br

F18 OTfOption 1Gas phase triflate formation

Pass 18FC2H4Br into reactionsolution with precursor and AgOTf.18FC2H4BrOTf forms in solution, reacts fast with precursor

Option 2:in sito triflate formation

2

+

b.p. 115°C

AgOTf 300°C

distill.

distill.

b.p. 131°Cb.p. 74°C

HBr/PPA

110°C

Sintesi [11C]Sintesi [11C]metioninametionina: : confronto vecchia e nuova proceduraconfronto vecchia e nuova procedura

Modulocommerciale

Nuovo metodo

Durata 35 min 11 min

Affidabilità alta 100% (oltre 130sintesi finora)

Resa radioch.a EOS

10% 75%