Synthese von Radiofluor-markiertem [18F]Perchlorylfluorid im pikomolaren Konzentrationsbereich


Synthese von Radiofluor-markiertem [18F]Perchlorylfluorid im pikomolaren Konzentrationsbereich

Jordanova, A.; Steinbach, J.

Die bildgebende Darstellung funktioneller Vorgänge im lebenden Organismus bei gleichzeitiger Möglichkeit ihrer Quantifizierung ist nur mittels der Positronen-Emissions-Tomographie möglich. Dazu ist die Entwicklung und Anwendung von Radiotracern erforderlich, die mit Positronen emittierenden Radionukliden markiert sind. Das entsprechende Radionuklid mit den günstigsten kernphysikalischen Eigenschaften ist Fluor-18 (Halbwertszeit 110 min)[1]. Eine spezielle Aufgabenstellung ist die Darstellung von Rezeptorarealen, die nur in sehr niedrigen absoluten Stoffmengen vorliegen, weshalb auch der Radiotracer in sehr niedrigen Konzentrationen eingesetzt werden muss. Dementsprechend müssen Fluor-18 - markierte Verbindungen mit einer sehr hohen molaren Aktivität (spez. Aktivität) zum Einsatz kommen. Dies bedeutet ein sehr kleines Verhältnis zwischen den identischen fluorierten Molekülen, die mit nicht-radioaktivem Fluor und Fluor-18 versehen sind.
Anwendungsgebiete sind in der Nuklearmedizin und die Anwendung von deren Methoden in der Pharmakaentwicklung sowie biochemischen Grundlagenforschung.

Der Fluorierungsschritt, die Markierung mit Fluor-18, ist bei der Synthese solcher Radiotracer von besonderer Wichtigkeit.
Zunehmendes Interesse haben Verbindungen, bei denen das Fluoratom an elektrophile Gruppen gebunden ist. Die elektrophile Einführung von Fluor-18 in entsprechende Moleküle wurde bisher stets ausgehend von [18F]F2 durchgeführt, wobei die Zugabe einer großen Menge an nicht-radioaktivem Fluor (10...100 µmol F2) erforderlich ist.

Bei der Suche nach einer Alternative zur Verwendung elementaren Fluors bieten sich elektrophile Fluorierungsmittel an, die ausgehend von [18F]Fluorid ohne Zusatz von nicht-radioaktiven Fluoriden hergestellt werden müssen [2].

Perchlorylfluorid FclO3 ist die einzige elektrophile Verbindung, die z.Zt. ausgehend von Fluorid, d.h. ohne die Verwendung elementaren Fluors, hergestellt werden kann. Ausgehend von Literaturdaten wurde eine Synthese erarbeitet die es gestattet, [18F]FclO3 ohne Trägerzusatz in Stoffmengen von ca. 50 nmol bei einem hohem Radioaktivitätsniveau herzustellen. Ausgangsprodukt ist stets wässrige [18F]HF- Lösung.

Die Umsetzung erfolgt nach Entfernung des Wassers unter streng wasserfreien Bedingungen als Eintopf-Reaktion. Die wasserfreie HclO4 wird durch Destillation durch P4O10 gewonnen, die HF-Lösung mittels Oleum entwässert.
Vorgehensweise: Wasserfreie HclO4 wird in ein Gemisch von Oleum/[18F]HF aqu. eindestilliert. Nach kurzer Wartezeit wird das entstandene [18F]FclO3 (Gl.1) in eine Vorlage abdestilliert, in der sich eine Lösung eines metalliertern Präkursors (Carbanionen in Form von Na-diethylmalonsäurediethylester oder Phenyllithium) befindet. Durch die Umsetzung mit diesen Substanzen (Gl.2, Gl.3) erfolgt gleichzeitig der Nachweis des gebildeten [18F]FclO3 unter Nutzung der Radio-HPLC.

[18F]HF + HClO4 _ _ [18F]FClO3 (1)
[18F]FClO3 + NaCH(COOEt)2 _ [18F]FCH(COOEt)2 (2)
[18F]FClO3 + C6H5Li _ [18F]C6H5F (3)

Der mögliche Mechanismus wird diskutiert.

Die bisher erreichte radiochemische Ausbeute liegt bei 6 % (zerfallskorrigiert). Damit können erstmals elektrophile Radiofluorierungen mit Fluor-18 ohne Trägerzusatz vorgenommen werden.

Literatur:

[1] Yu-Shin Ding, J. Fluorine Chem.101(2000) 291-295
[2] J. Steinbach, Chr. Fischer, K. Neubert, B. Johannsen, XIIth International Symposium on Radiopharmaceutical Chemistry,
Uppsala, Sweden, June 15-19, 1997, Abstracts S. 14-16

  • Lecture (Conference)
    Deutsche Fluortage, Schmitten/Taunus, 24.-27.09.2000

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-3547
Publ.-Id: 3547