Erfahrungen zur Herstellung von [¹¹C]CH₃I unter Berücksichtigung langer Transportleitungen zwischen Zyklotron und Synthesemodul

Ziel:

[¹¹C]CH₃I sind wichtige Markierungsbausteine in der ¹¹C-Chemie. Für ihre Synthese und ihre Verwendung in verschiedenen Methylierungsreaktionen sind automatisierte Synthesemodule entwickelt worden. Hier vergleichen wir die Herstellung von [¹¹C]CH₃I über die Iodierung von [¹¹C]CH₄ in der Gasphase. Die erzielten radiochemischen Ausbeuten und spezifischen Radioaktivitäten sollen unter Berücksichtigung der besonderen Rossendorfer Infrastruktur (500 m Distanz zwischen Zyklotron und Synthesemodul) diskutiert werden.

Methodik:

Beim klassischen nasschemischen Verfahren wurde das im Zyklotron hergestellte [¹¹C]CO₂ in einem ¹¹C-Synthesemodul (Nuclear Interface) zu [¹¹C]CH₃I und [¹¹C]CH₃OTf umgesetzt und für die N-Methylierung eines Piperazinderivates verwendet. Ein GE TRACERlab Fx C Synthesemodul wurde für die Konversion von [¹¹C]CO₂ in [¹¹C]CH₄ und die weitere Umwandlung in [¹¹C]CH₃I bzw. [¹¹C]CH₃OTf genutzt.

Ergebnisse:

Die N-Methylierung des Piperazinderivates mit [¹¹C]CH₃OTf im Nuclear Interface ¹¹C-Synthesemodul ergab radiochemische Ausbeuten von 40-60% und spezifische Radioaktivitäten von bis zu 30 GBq/µmol. Die Reaktion in dem GE TRACERlab Fx C Synthesemodul lieferte radiochemische Ausbeuten von 30-40% und nur geringe spezifische Radioaktivitäten von 5-10 GBq/µmol.

Schlußfolgerungen:

Überraschenderweise konnten mit dem nasschemischen Verfahren höhere radiochemische Ausbeuten und bessere spezifische Aktivitäten erzielt werden. Das gezielte Ausfrieren von [¹¹C]CO₂ vor der Reduktion mit LiAlH₄ im Nuclear Interface Synthesemodul ist von Vorteil, um Bestandteile des Targetgases, wie z. B. O₂, zu entfernen.
Dagegen wurden mit dem GE TRACERlab Fx C Synthesemodul schlechtere spezifische Aktivitäten erreicht, was neben der langen Targetleitung auf folgende Ursachen zurückzuführen ist:

• Reduktion von Targetgasbestandteilen durch den Ni-Katalysator zu kaltem CH₄

Dieses Problem konnte durch eine niedrigere Reduktionstemperatur und durch Verwendung von weniger reaktiven Ni teilweise gelöst werden. Die geringere Aktivität des Ni-Katalysators bedingt aber eine Verschlechterung der CH₄-Konversion.

• Die eingesetzten hochreaktiven Ni-Katalysatoren verwenden Al₂O₃/SiO₂ als Träger-material. Dieses Trägermaterial stellt eine potentielle Quelle für Kohlenstoffkontaminationen dar.

Eine Verbesserung der spezifischen Radioaktivität könnte durch das vorherige Ausfrieren von [¹¹C]CO₂ oder durch die direkte Verwendung vom im Zyklotron hergestellten [¹¹C]CH₄ erzielt werden.
Literatur:
Knieß, T. et al., Annual Report 2004, FZR-424, p. 33