第五部分放射性核素的生产及标记化合物的合成

• 4、名义上的定位标记（用符号“N or n”来表示）
指未能确定放射性核素是否局限在分子中指定的位置上。
放射性标记化合物的制备
• 在进行放射性标记化合物合成方案设计时，要注意如下几个方面： • ① 尽量选择合适的放射性标记核素。它应具有合适的半衰期、
低能单一的射线、生物毒性小。 • ② 由于放射性核素价格昂贵，所以在制备过程中应考虑充分利
放射性核素的生产与标记化合物的合成
第一节：放射性核素的生产 第二节：放射性标记化合物命名与制备 第三节 标记化合物的质量控制
第一节：放射性核素的生产
• １、反应堆生产放射性 核素
• 中子轰击 U-235铀核 裂变放出2-3个中子 放出的中子又会引起其 它铀核的裂变这样裂 变不断继续下去，规模 越来越大，这种反应叫 做链式反应。
• 二、减少自分解的方法
• 1、在实验设计允许的情况下，降低标记化合 物的比活度。
• 2、避免引入不必要的杂质（如：化学杂质、 微生物等）。
• 3、添加游离基清除剂。 • 4、保存在深度冷冻或避光暗处。 • 5、尽量隔绝空气和水。
加速器所引起的 核反应反应式和衰变式举例如下：
188O11H 198F 01n
188O 97% EC3% Q
14 7
N

12H
185
O

01n
15 7
N



Q
加速器生产的缺中子放射性核素有其独特的优点： ①它们大多以发射正电子或电子俘获形式进行衰变，
由于电子俘获发射低能光子及正电子与物质作用的特点， 使得γ 照相机、正电子照相机、PET等探测器对探针能够 进行准确定位、动态观察，并能获得高分辨率影象。
已标记的I*-蛋白质和游离的I*一般用分子筛进行分离。
放射性磷标记的化学合成
O
C
H 甘油醛-3-磷酸脱氢酶
OH
H
C
CH2
P
磷酸
甘油醛-3-磷酸
O
O
C
*P
OH
H
C
C
OH
OH
H
C
CH2
P
1-3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸激酶
CH2
P
32P ATP 的制备
腺二磷ADP
NH2 N
N
•其通式表示为：
A*Z BZ AZ B*Z
•特点：较化学合成法步骤少，简单，但标记位置不易控 制，且产品难以分离纯化，所以产品的比活度低。主要 方法：气体曝射法和催化交换法。
（1）气体曝射法 该方法最早是1957年由Wilzbach（魏兹巴赫）首先采
用的。即将需要标记的有机化合物置于比活度很高的氚 气中，密封放置一段时间（几天或几星期），则氚气中 的氚与有机化合物中的氢发生交换反应，而制得氚标记 化合物。
体外用标记化合物 需测定比活度、特异性、灵敏度 及生物活性等 。
放射性核纯度－指放射性标记化合 物所标记的放射性核的放射性 占样品总放射性的百分比。
放射化学纯度－指放射性标记化合 物在特定化学状态中占样品总 放射性百分比。
第四节：标记化合物的自分解及其机理
• 一、辐射自分解机理 （辐射自分解效应可归纳为以下三类：〕 • 1、初级内分解 • 是指标记化合物由于其中放射性核素的衰变而产生的辐射分解效应。 • 例如：放射性14C的衰变产物是14N，所以14C-乙烷总是由于14C的核衰变不
• 体内用标记化合物
• 物理鉴定：包括放射性核纯 度、放射性活度及放射性比 活度的鉴定。
• 化学鉴定：标记化合物的放 射化学纯度、溶液ＰＨ值、 被标记化合物的化学纯度鉴 定，以及化学杂质的控制。
• 生物学鉴定：药用标记化合 物，按照国家药典规定，进 行无菌、无热源检查，体内 分布试验和生物毒性试验。
用它们。 • ③ 合成中必须将放射性核素引入到化合物稳定或指定的位置上
去。 • ④ 合成步骤应尽量少，且尽可能晚的将放射性核素引入到反应
中去。 ⑤合成过程中避免引入不必要的载体，标记化合物应具有较高的 比活度。
放射性标记化合物的制备方法主要有三类：
• 化学合成法 • 生物合成法 • 同位素交换法
化学合成法
例如：四环素在氚气中曝射15天，就可获得氚标记 的四环素，若曝射时附加微波放电等外部激发条件，可 缩短标记时间，提高氚化效率。
（2）催化交换法
将欲标记的有机化合物和催化剂（Pd-C等） 置于溶剂中，通入氚气或溶于氚化溶剂（如：氚 水或70%氚化醋酸）、放射性碘化溶剂等中，室 温搅拌数小时后，放射性核素与其有机化合物中 的非放射性核素发生交换，即可得到氚或其它放 射性标记的化合物。
（b)卤氚置换反应 在催化剂存在下，氚能与有机化合物中卤素发生置换反应，从而获得氚
标记化合物，其通式为：
((c) 催化金属还原反应 氚化锂铝或氚化硼钠等与有机化合物混合发生还原反应，从而制备一系
列有机氚标记化合物，其通式为：
（3）放射性碘标记的化学合成 例如：利用氯胺-T作为氧化剂的放射性碘标记化学合成。 主要包括两个步骤:氧化反应和碘代反应。 氧化反应： 碘代反应：
C
11H
3 2
He



Q
14 7
N



Q
２、加速器生产放射性核素
• 加速器是用人工的方法 产生高速带电粒子的设 备。
• 如高强度、高能量的质 子、氘核、3He、α 粒子 可与各种靶核作用，电 子束轰击重金属靶产生 的韧致辐射等都能引起 核反应生产放射性核素。
• 生产的放射性核素多为 缺中子的放射性核素
•化学合成法是运用普通的化学反应原理，将放 射性核素引入到所需标记的化合物中。 •它的特点是：所合成的标记化合物多是定位标 记，且比活高，纯度好，但往往步骤多，制备出 的标记化合物常是D、L旋的标记化合物。 •目前它是制备标记化合物的最主要的方法。 • 后面以生物医学中常用的放射性核素14C、3H、 *I为例介绍它们的化学合成途径。
断地生成甲胺。 CH 3 14CH 3 CH 3 NH 3 CH 3NH 2
•2、初级外分解 •是指标记化合物中的放射性核素放出的射线直接作用于化合物分子，引起 化合物化学键断裂，产生的辐射分解效应。
•3、次级分解 •是指在标记化合物中由于上述两种分解产生的一系列活性游离基团（如： HO˙、H˙、O˙等）再与标记化合物作用，而使标记化合物分解。
除讲义上举的两个例子外，目前在实际中，使用生物合 成法制备放射性标记化合物不少
• 引进放射性核素后，通 过微生物的生物代谢， 制备标记的维生素、抗 生素等。
• 将１４Ｃ－甘氨酸喂养鸽 子，便可以得到１４Ｃ－ 尿酸。
• 等等
同位素交换法 利用同一元素的放射性核素与非放射性核素之间的
交换反应，来制备所需要的标记化合物。
利用(n,p)、(n, α )、(n,d)等核反应生产的放射性核 素，核反应式及核衰变式举例为：
32 16
S

01n1352
P11H
32 16
S




Q
6 3
Li

01n13H

24He
1375Cl 01n1365S 11H
1375Cl Q
14 7
N

01n164
P-P-CH2
H H
NN O
H HH
OH H
NH2 N
N
γ -32P-腺三磷（ATP）
*P-P-P-CH2
H H
NN O
H HH
OH H
生物合成法 生物合成法是利用动物、植物、微生物或酶的生理
代谢过程，在化合物中引入放射性核素而制得所需的标 记化合物。
特点：用此方法制备的标记化合物结构复杂，且具 有很好的生物活性，可以准确地制备出某种具有生理活 性的旋光异构体。但所制备出的放射性标记化合物比放 射性低，并且标记位置不确定。
• 2、均匀标记（用符号“U”来表示）
• 指放射性核素以统计学的均匀分布在整个标记分子中。如：葡 萄糖—14C（U），即表示14C在六个碳原子上的分布，具有统计学 的均一性。
• 3、全标记（用符号“G”来表示）
指放射性核素普片地、不规则地分布在被标记分子中。如：胆固 醇—T（G），即表示胆固醇分子中所有的氢，都有可能被氚所取 代，但由于各个氢原子在分子中的结构位置不同，被氚取代的几 率也不同。
放射性标记化合物是指用放射性核素取代化合 物分子中的一个或几个原子（或基团），使之 能被识别并可用作示踪剂的化合物。
标记化合物的命名与书写
• 1、定位标记（用符号“S”来表示）
•
指标记核素局限于分子的指定位置上。如：腺嘌呤—8—T
（S），即表示氚原子是连接在腺嘌呤分子中的第8位碳原子上。
在14C定位标记的分子中可省略书写符号“S”。
例1：T-黄杨木生物碱I的制备
黄杨木生物碱Ｉ T2(C2H5OH) T-黄杨木生物碱I 5%Pd-C
•例2： 123I-6-碘甲基-19-去甲胆固醇的制备
6-碘甲基-19-去甲胆固醇 + Na123I
催化剂
123I-6-碘甲基-19-去甲胆固醇
苯并12-冠4
第三节 标记化合物的质量控制
标记好的化合物必须对其质量进行鉴定。体内用与体外用标记 化合物质量要求指标不尽相同。
14C标记化合物的化学合成
氚标记化合物的化学合成 用化学合成法制备氚标记化合物是成熟的方法。选择适当 的前体化合物非常重要。
•(a) 催化加氚反应（通常用二氧六环或冰乙酸作为溶剂，钯-碳作为催化剂。 将一些含双键或三键的不饱和有机化合物溶在适当溶剂中，在催化作用
下，打开双键或三键进行加氚反应，其通式为：
• 经过一个子体半衰期，子体的放射 性增加到最大值的50%，经两个半 衰期，增长到75%，到5 个子体半 衰期的时间，子体又生长至与母体 平衡。此时子体核素的有效半衰期 等于母体核素的半衰期。
• 子体核素的放射性活度达到最大时 所需要的时间为
tm

1
ln 2
2 1
1
第二节：放射性标记化合物命名与制备
• 核反应堆是一种用人工 方法控制链式反应的装 置。
反应堆生产放射性核素是：中子轰击各种靶核靶核 俘获中子成为不稳定核释放出其它粒子（如γ 、p、 α 等）。 反应堆发生核反应类型主要有：(n,γ )反应、(n,p)反应、 (n,α )反应等。
反应堆生产的放射性核素又称为丰中子放射性核素。
②它们大多数是发射射线单一，能量小，寿命短的 核素 ，这使得研究对象受辐射剂量小，易于防护及核废 物处理。
三、放射性核素发生器生产放射性核素
• 放射性核素发生器（母牛）是从较 长半衰期的母体中分离出短半衰期 子体核素的一种装置。
• 放射性母体 放射性子体 稳定 性核素。
• 99Mo（66h) 99mΒιβλιοθήκη Baiduc(6h) 99Tc。