Технецийорганическая химия

Химия органотехнеция — это наука, изучающая физические свойства, синтез и реакции технецийорганических соединений , которые представляют собой металлоорганические соединения, содержащие углерод - технеций химические связи . Наиболее распространенными технецийорганическими соединениями являются координационные комплексы, используемые в качестве радиофармацевтических средств визуализации. ^[1]^[2]

В общем, технецийорганические соединения обычно не используются в химических реакциях или катализе из-за их радиоактивности . Исследования по химии технеция часто проводятся в сочетании с рением как изоэлектронной нерадиоактивной альтернативой технецию. ^[3]

Краткая история

Технеций впервые был использован в качестве радиофармпрепарата в 1961 году. ^[4] Из радиофармпрепаратов, используемых в клинической практике для ОФЭКТ (однофотонной эмиссионной компьютерной томографии), большинство соединений являются ^{99 м}Тс комплексы. ^[5] В настоящее время существуют и используются три поколения радиофармпрепаратов технеция. Первое поколение не имеет специфической локализации и считается перфузионным агентом. Второе поколение имеет таргетную часть на основе пептидов . Третье поколение радиофармпрепаратов технеция содержит технецийорганические соединения, которые могут локализоваться в организме биомиметическим образом. ^[6]^[7]^[8]

Примеры

Подавляющее большинство соединений технеция, используемых в радиофармацевтической визуализации и диагностике, представляют собой неорганические координационные комплексы. В клинической практике используется ряд «классических» металлоорганических технецийорганических соединений, в частности содержащих связи углерод-технеций. Эти технецийорганические соединения в основном встречаются как трикарбонильные соединения технеция и циклопентадиенильные соединения технеция.

Одним из наиболее известных радиофармацевтических соединений, используемых в клинической практике, является Кардиоли. ^®, также известный как ^{99 м}Tc- Сестамиби . Это технецийорганическое соединение применяется для визуализации миокарда . д ⁶ Электронная конфигурация очень стабильна из-за низкой степени окисления . ^[9] Комплекс Tc(I) дополнительно стабилизируется за счет высокого восстановительного потенциала изонитрильных лигандов . ^[10]

Вышеуказанный технецийорганический комплекс «рояль-табурет» является радиофармпрепаратом третьего поколения. Циклопентадиенильный лиганд действует как биоизостер фенильной группы аминокислоты фенилаланина . ^[11]

Синтез

Радиоактивный ^{99 м}Tc получают в форме пертехнетата в разбавленном водном растворе из ⁹⁹Для/ ^{99 м}Тс генераторы. Затем пертехнетат можно превратить в более полезные предшественники карбонила и гидрата для последующего синтеза в технетатные комплексы.

Поскольку исходные радиометаллы благодаря методу выделения наиболее доступны в водных растворах, химию синтеза технетатных соединений необходимо проводить в водном растворе.

Исследование соединений технеция обычно проводится в сочетании с рением как изоэлектронной и нерадиоактивной альтернативой технецию.

Прекурсоры

Для ^{99 м}Тс и ¹⁸⁸Повторно, синтез соединений начинают с пертехнетата или перрената в физиологическом растворе низкой концентрации, полученного из ⁹⁹Для/ ^{99 м}Тс и ¹⁸⁸В/ ¹⁸⁸Повторные генераторы. Предшественники аво-трикарбонила полезны для доступа к комплексам Tc и Re. Металлы имеют d ⁶ низкоспиновая электронная конфигурация, обеспечивающая высокую кинетическую стабильность и высокостабильные связи MC. Следовательно, три лиганда CO всегда остаются координированными, а лиганды легко заменяют три молекулы воды. Таким образом, типичные технецийорганические соединения имеют трикарбонильный мотив.

Типичные методы синтеза металлоорганических соединений сложны в использовании. Чтобы быть полезным в качестве радиофармацевтического препарата, реакцию следует проводить в водном солевом растворе, который можно вводить в организм внутривенно.

Двойной перенос лиганда

Реакция двойного переноса лиганда (DLT) была разработана Мартином Венцелем для синтеза технецийорганических комплексов. ^[12] Реакция характеризуется синтезом технецийорганических соединений из ферроцена . Реакция была дополнительно изучена и оптимизирована Каценеллегбогеном . ^[13] К сожалению, применимость этого метода при синтезе радиофармпрепаратов ограничена использованием органических растворителей .

Механизм

Предполагается, что этот механизм действует за счет проскальзывания кольца. Во-первых, восстановление и карбонилирование пертехнетата/перрената с помощью CrCl ₃ и/или Cr(CO) ₆ до 6-координатного промежуточного соединения. Последующая реакция с замещенным ферроценом через промежуточные соединения со смещенным кольцом и мостиковой связью дает продукт. Переносу более электронодефицитного кольца способствует стабилизация переходного состояния η ⁵- ч ³ кольцевой шликер из ферроцена.

Металл-опосредованный Ретро Дильс-Альдер

Водный синтез позволяет разрабатывать радиофармацевтические препараты, имеющие медицинское значение. Первый водный синтез ФАК -[ ^{99 м}Тс(η ⁵ -Cp-C(O)CH ₃ )(CO) ₃ ] был описан лабораторией Альберто, использовавшей металл-опосредованный ретро-метод Дильса-Альдера для синтеза технецийорганических комплексов. ^[14]

Механизм

Поэтапно карбоксилат сначала координируется с технецием, а затем координируется с соседним циклопентадиеном (Путь А). Реакция протекает термодинамически, учитывая сильное электронное взаимодействие между [ ^{99 м}Тс(СО) ₃ ] ⁺ и циклопентадиен .

Благоприятное образование {(η ⁵-Cp)Tc} в качестве движущей силы образования продукта 2 побудило использовать димер Дильса-Адера (HCp-COOH) ₂ (кислота Тиле) в качестве предшественника циклопентадиена. Термическое растрескивание 3 обычно требует T > 160 °C. Реакция 3 и 1 при 95 ° C в течение 30 минут в буфере дала количественное образование 2. Поскольку свободного HCp-COOH не наблюдалось, in situ ретро Дильса-Альдера и последующее вступление на путь A было исключено.

Примеры

опосредованная металлами, Ретро-реакция Дильса-Альдера, предполагает общий подход к [(Cp-R) ^{99 м}Tc(CO) ₃ ], обеспечивают доступ к множеству R-групп в кольце Cp.

С разработкой этого ретро-метода Дильса-Альдера для синтеза ^{99 м}Комплексы Tc и Re в водных средах, лаборатория Альберто. Теперь стало возможным мечение биомолекул комплексами, подобными табуретке. Обеспечение доступа к разработке новых радиофармпрепаратов.

Реактивность

Было показано, что технеций реагирует аналогично осмию . Способен катализировать цис- дигидроксилирование .

Ссылки

^ Ковальский Р.Дж. (2006). «Радиофармацевтическая химия технеция» (PDF) . Университет Нью-Мексико. Центр медицинских наук, Фармацевтический колледж. стр. 1–77.
^ Риттер С.К. (апрель 2017 г.). «Веские причины изучать химию технеция» . Новости химии и техники . 95 (15) . Проверено 12 июня 2021 г.
^ Юргенс, Софи; Херрманн, Вольфганг А.; Кюн, Фриц Э. (февраль 2014 г.). «Радиофармацевтические препараты на основе рения и технеция: развитие и последние достижения» . Журнал металлоорганической химии . 751 : 83–89. дои : 10.1016/j.jorganchem.2013.07.042 .
^ Шерри, Эрик (июль 2009 г.). «Сказки о технеции» . Природная химия . 1 (4): 332. Бибкод : 2009НатЧ...1..332С . дои : 10.1038/nchem.271 . ISSN 1755-4330 . ПМИД 21378873 .
^ Мораис, Горети Рибейро; Пауло, Антонио; Сантос, Изабель (27 августа 2012 г.). «Металлоорганические комплексы для ОФЭКТ и/или радионуклидной терапии» . Металлоорганические соединения . 31 (16): 5693–5714. дои : 10.1021/om300501d . ISSN 0276-7333 .
^ Шибли, Роджер; Шубигер, август (1 ноября 2002 г.). «Текущее использование и будущий потенциал металлоорганических радиофармпрепаратов» . Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 29 (11): 1529–1542. дои : 10.1007/s00259-002-0900-8 . ISSN 1619-7070 . ПМИД 12397472 . S2CID 19897272 .
^ Лю, Шуан (8 сентября 2004 г.). «Роль координационной химии в разработке радиофармпрепаратов целевого действия» . Обзоры химического общества . 33 (7): 445–461. дои : 10.1039/B309961J . ISSN 1460-4744 . ПМИД 15354226 .
^ Хирао, Тошикадзу (2018). Достижения в области биоорганометаллической химии . Тосиюки Мориучи: Elsevier . 978-0-12-814198-4 . ОСЛК 1079003267 .
^ Альберто, Роджер; Херрманн, Вольфганг А.; Брайан, Джефф С.; Шубигер, П. Август; Баумгартнер, Франц; Михалиос, Димитриос (1 января 1993 г.). «Новые металлоорганические комплексы технеция в высоких и низких состояниях окисления» . Радиохимика Акта . 63 (с1): 153–162. doi : 10.1524/ract.1993.63.special-issue.153 . ISSN 2193-3405 . S2CID 99371461 .
^ Клод, Гильем; Сальси, Федерико; Хагенбах, Адельхайд; Гембики, Милан; Невилл, Майкл; Чан, Чинглинь; Фигероа, Джошуа С.; Абрам, Ульрих (22 июня 2020 г.). «Структурные и окислительно-восстановительные изменения в комплексах технеция, поддержанных м-терфенилизоцианидами» . Металлоорганические соединения . 39 (12): 2287–2294. doi : 10.1021/acs.organomet.0c00238 . ISSN 0276-7333 . S2CID 219912503 .
^ Йохансен, Бернд; Сире, Розмари; Шпионы, Хартмут; Мюнце, Рудольф (1 июля 1978 г.). «Химическая и биологическая характеристика различных Tc-комплексов цистеина и производных цистеина» . Журнал ядерной медицины . 19 (7): 816–824. ISSN 0161-5505 . ПМИД 660286 .
^ Спрадау, Тодд В.; Каценелленбоген, Джон А. (1 мая 1998 г.). «Получение циклопентадиенилтрикарбонилрениевых комплексов с использованием реакции двойного переноса лиганда» . Металлоорганические соединения . 17 (10): 2009–2017. дои : 10.1021/om971018u . ISSN 0276-7333 .
^ «Джон А. Каценелленбоген | Химия в Иллинойсе» . chemistry.illinois.edu . Проверено 12 июня 2021 г.
^ Лю, Ю; Спинглер, Бернхард; Шмутц, Пол; Альберто, Роджер (6 февраля 2008 г.). «Металло-опосредованное ретро Дильса-Альдера производных дициклопентадиена: удобный синтез комплексов [(Cp-R)M(CO)3] (M = 99mTc, Re)» . Журнал Американского химического общества . 130 (5): 1554–1555. дои : 10.1021/ja077741l . ISSN 0002-7863 . ПМИД 18186638 .

[1] Ковальский Р.Дж. (2006). «Радиофармацевтическая химия технеция» (PDF) . Университет Нью-Мексико. Центр медицинских наук, Фармацевтический колледж. стр. 1–77.

[2] Риттер С.К. (апрель 2017 г.). «Веские причины изучать химию технеция» . Новости химии и техники . 95 (15) . Проверено 12 июня 2021 г.

[3] Юргенс, Софи; Херрманн, Вольфганг А.; Кюн, Фриц Э. (февраль 2014 г.). «Радиофармацевтические препараты на основе рения и технеция: развитие и последние достижения» . Журнал металлоорганической химии . 751 : 83–89. дои : 10.1016/j.jorganchem.2013.07.042 .

[4] Шерри, Эрик (июль 2009 г.). «Сказки о технеции» . Природная химия . 1 (4): 332. Бибкод : 2009НатЧ...1..332С . дои : 10.1038/nchem.271 . ISSN 1755-4330 . ПМИД 21378873 .

[5] Мораис, Горети Рибейро; Пауло, Антонио; Сантос, Изабель (27 августа 2012 г.). «Металлоорганические комплексы для ОФЭКТ и/или радионуклидной терапии» . Металлоорганические соединения . 31 (16): 5693–5714. дои : 10.1021/om300501d . ISSN 0276-7333 .

[6] Шибли, Роджер; Шубигер, август (1 ноября 2002 г.). «Текущее использование и будущий потенциал металлоорганических радиофармпрепаратов» . Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 29 (11): 1529–1542. дои : 10.1007/s00259-002-0900-8 . ISSN 1619-7070 . ПМИД 12397472 . S2CID 19897272 .

[7] Лю, Шуан (8 сентября 2004 г.). «Роль координационной химии в разработке радиофармпрепаратов целевого действия» . Обзоры химического общества . 33 (7): 445–461. дои : 10.1039/B309961J . ISSN 1460-4744 . ПМИД 15354226 .

[8] Хирао, Тошикадзу (2018). Достижения в области биоорганометаллической химии . Тосиюки Мориучи: Elsevier . 978-0-12-814198-4 . ОСЛК 1079003267 .

[9] Альберто, Роджер; Херрманн, Вольфганг А.; Брайан, Джефф С.; Шубигер, П. Август; Баумгартнер, Франц; Михалиос, Димитриос (1 января 1993 г.). «Новые металлоорганические комплексы технеция в высоких и низких состояниях окисления» . Радиохимика Акта . 63 (с1): 153–162. doi : 10.1524/ract.1993.63.special-issue.153 . ISSN 2193-3405 . S2CID 99371461 .

[10] Клод, Гильем; Сальси, Федерико; Хагенбах, Адельхайд; Гембики, Милан; Невилл, Майкл; Чан, Чинглинь; Фигероа, Джошуа С.; Абрам, Ульрих (22 июня 2020 г.). «Структурные и окислительно-восстановительные изменения в комплексах технеция, поддержанных м-терфенилизоцианидами» . Металлоорганические соединения . 39 (12): 2287–2294. doi : 10.1021/acs.organomet.0c00238 . ISSN 0276-7333 . S2CID 219912503 .

[11] Йохансен, Бернд; Сире, Розмари; Шпионы, Хартмут; Мюнце, Рудольф (1 июля 1978 г.). «Химическая и биологическая характеристика различных Tc-комплексов цистеина и производных цистеина» . Журнал ядерной медицины . 19 (7): 816–824. ISSN 0161-5505 . ПМИД 660286 .

[12] Спрадау, Тодд В.; Каценелленбоген, Джон А. (1 мая 1998 г.). «Получение циклопентадиенилтрикарбонилрениевых комплексов с использованием реакции двойного переноса лиганда» . Металлоорганические соединения . 17 (10): 2009–2017. дои : 10.1021/om971018u . ISSN 0276-7333 .

[13] «Джон А. Каценелленбоген | Химия в Иллинойсе» . chemistry.illinois.edu . Проверено 12 июня 2021 г.

[14] Лю, Ю; Спинглер, Бернхард; Шмутц, Пол; Альберто, Роджер (6 февраля 2008 г.). «Металло-опосредованное ретро Дильса-Альдера производных дициклопентадиена: удобный синтез комплексов [(Cp-R)M(CO)3] (M = 99mTc, Re)» . Журнал Американского химического общества . 130 (5): 1554–1555. дои : 10.1021/ja077741l . ISSN 0002-7863 . ПМИД 18186638 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]