Способ получения меченых тритием алифатических - галоидкислот

 

Использование: в органической химии, при исследованиях в области биологии, медицины. Для получения меченных тритием алифатических α- галоидкислот проводят реакцию изотопного обмена между водородами органического вещества и тритием. В качестве органического вещества используют соответствующие α-аминокислоты. В полученных меченных тритием α-аминокислотах производят замену аминогруппы на хлор с получением соответствующих меченных тритием α-хлоркислот. При необходимости в полученных меченных тритием α-хлоркислотах замещают хлор иными галогенами с получением соответствующих меченных тритием α-бром- или α-йодкислот. Меченные тритием α-аминокислоты можно получать проведением твердофазной реакции изотопного обмена водородов соответствующих α-аминокислот с газообразным тритием в присутствии катализатора 10 % Pd/C или 5 % Pd BaSO₄ в течение 15-25 мин при 140-160 ^oC или 160-180 ^oС соответственно. При этом используют катализатор-вещество в соотношении, равном (4,5-5,5):1 нг/мг. Замену аминогруппы на хлор можно осуществлять путем проведения реакции диазотирования аминогруппы соответствующей меченной тритием α-аминокислоты в присутствии соляной кислоты при соотношении α-аминокислота : нитрит натрия : соляная кислота, равным (2,3-2,6) : 320 : (1750-1850) мкмоль/мкмоль/мкмоль/. Замену хлора в меченной тритием α-хлоркислоте на иные галогены осуществляют нагреванием полученной соответствующей меченной тритием α-хлоркислоты с соответствующим галоидидом натрия в течение 25-35 мин при 70-80 ^oC в ацетоне при соотношении альфа-хлоркислота : галоид натрия : ацетон, равным (2,0-2,5) : (30-35) : 500 мкмоль/мкмоль/мкл. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к органической химии и может найти применений в исследованиях по биологии и медицине.

Известен способ получения меченных тритием α-аминокислот путем проведения реакции твердофазного гетерогенного изотопного обмена водородов соответствующих исходных a-аминокислот с газообразным тритием в присутствии катализатора.

Однако осуществить реакцию твердофазного гетерогенного изотопного обмена данным известным способом, исходя из соответствующих алифатических a-галоидкислот, не удается из-за их неустойчивости в условиях проведения реакции. По-видимому, в этих условиях сильно возрастает подвижность атома галоида за счет взаимодействия с соседней карбоксильной группой: Указанными экспериментальными трудностями, видимо, объясняется то, что ни в патентной, ни в технической литературе не были выявлены информационные источники, описывающие пути получения меченных тритием алифатических α-галоидкислот.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является получение меченных тритием алифатических a-галоидкислот.

Достигается это тем, что в способе получения меченных тритием алифатических a-галоидкислот отличительной особенностью является то, что соответствующую a-аминокислоту подвергают обработке газообразным тритием в присутствии катализатора Pd/C или Pd/BaSO₄ с получением меченой тритием a-аминокислоты, которую подвергают диазотированию в присутствии соляной кислоты с получением хлоркислоты, которую в случае необходимости подвергают взаимодействию с бромидом или йодидом натрия в ацетоне с получением a-бромкислоты или a-йодкислоты.

Желательно использовать катализатор 10-й Pd/C или 5-й Pd/BaSO₄ и обработку газообразным тритием вести при 140-160 ^oC соответственно и при массовом соотношении катализатор-кислота, равном (0,0045-0,0055) 1 в течение 15-25 мин.

Желательно диазотирование проводить при мольном соотношении a-аминокислота нитрит натрия соляная кислота, равном (2,3-2,6) 320 (1750-1850), а взаимодействие с бромидом или йодидом натрия осуществлять при 70-80 ^oC при мольном соотношении a-хлоркислота галоидид натрия ацетон, равном (2,0-2,5) (30-35) 6820.

Способ согласно изобретению позволяет избежать разрушения исходного органического вещества за счет выбора непрямого пути получения целевого продукта. Согласно изобретению тритиевую метку вводят не непосредственно в исходную алифатическую a-галоидкислоту, а в соответствующую ей a-аминокислоту. В предложенных условиях разрушение взятой в реакцию a-аминокислоты не наблюдается. Кроме аминокислот, в которые вводят тритиевую метку в предложенных условиях, могут быть использованы готовые коммерческие препараты меченных тритием a-аминокислот.

Для получения меченных тритием алифатических a-хлоркислот производят замену аминогруппы на хлор в соответствующих меченных тритием a-аминокислотах.

Прямая замена аминогруппы на бром или на йод в меченных тритием a-аминокислотах с получением соответствующих a-бром- или a-йод- кислот не рекомендуется, поскольку кислоты HX (x B, J) менее доступны, хуже хранятся, могут образоваться побочные продукты.

Способом согласно изобретению рекомендуется получать меченные тритием a-бром- или a-йодкислоты, исходя из соответствующих меченных тритием a-хлоркислот, что обеспечивает практически 100-е превращение исходной кислоты в целевой продукт.

Пример 1. В реакционную ампулу объемом 10 мл поместили 9,0 мг катализатора 10-го Pd/C, 0,2 мл водного раствора серина (10 мг/мл) (соотношение катализатор-вещество равно 4,5 1 нг/мг и упарили на вакуумном испарителе. Адсорбированное на катализаторе вещество лиофилизировали до остаточного давления 0,1 Па. Затем ампулу заполнили газообразным тритием до давления 400 гПа, нагрели до 140 ^oC и выдержали при этой температуре в течение 25 мин. После охлаждения ампулу вакуумировали для удаления избыточного трития и экстрагировали продукты реакции метанолом (4·2 мл). Лабильный тритий удаляли многократным добавлением и упариванием метанола на вакуумном испарителе до постоянного значения суммарной радиоактивности. Меченный тритием серин выделяли и анализировали хроматографическими методами. Хроматографию осуществляли на ионообменнике Aminex 150-Q (H⁺ форма) и лиганд-обменной хроматографией на карбоксильном катионите Amberlite CG 50 (III) (Cu⁺² форма). Выход меченного тритием серина 28 молярная радиоактивность 26,6 Ки/ммоль.

Пример 2. Получили меченный тритием глицин по методике примера 1, но соотношение катализатор-вещество составляло 5,5 1 нг/мг, реакцию изотопного обмена проводили при температуре 160 ^oC в течение 15 мин. Выход меченного тритием глицина 20 молярная радиоактивность 30 Ки/ммоль.

Пример 3. По методике примера 1 получили меченную тритием глутаминовую кислоту, но в качестве катализатора использовали 5-й Pd/BaSO₄, соотношение катализатор-вещество 4,5 1 нг/мг реакцию изотопного обмена проводили при 160 ^oC в течение 25 мин. Выход меченой глутаминовой кислоты 25 молярная радиоактивность 38 Ки/ммоль.

Пример 4. По методике примера 1 получили меченный тритием метионин, но в качестве катализатора использовали 5-й Pd/BaSO₄, соотношение катализатор-вещество 5,5 1 нг/мг, реакцию изотопного обмена проводили при 180 ^oC в течение 15 мин. Выход меченого тритием метионина 10 молярная радиоактивность 38 Ки/ммоль.

Пример 5. В реакционную колбу поместили 0,19 мг (2,5 мкмоль) [³H]глицина (30-40 Ки/ммоль) и 0,18 мл 10 н HCl. Смесь охладили до 5 ^oC и при перемешивании добавили 70 мкл водного раствора NaNO₂ (0,314 г/мл). Конечная концентрация соляной кислоты 6 н. Соотношение a-аминокислота нитрит натрия соляная кислота 2,5 320 1800. Раствор имеет желтое окрашивание. Перемешивание при 5 ^oC продолжали 12 ч (раствор обесцвечивается), добавили эфир и экстрагировали полученную меченную тритием a-хлор-уксусную кислоту (3·1 мл). Органические фракции объединили, промыли водой (3·0,2 мл) и сушили MgSO₄. Добавили 0,1 мл концентрированного NH₄OH. Раствор мутнеет, выпадает осадок. Реакционную массу лиофилировали. Целевую меченную тритием аммониевую соль a-хлоруксусной кислоты выделили из лиофилизированной реакционной массы методом ВЭЖХ на хроматографе "Милихром" (Россия) на колонке 2·60 мм Silasorb 5 C₁₈, в системе растворителей, состоящей из 5 мМ H₂SO₄ и 6 мМ NH₄OH, скорость 0,1 мл/мин. Время удерживания 3,05 мин. Выход меченой тритием a- хлоруксусной кислоты 59 молярная радиоактивности 93 относительно молярной радиоактивности исходного меченного тритием глицина.

Пример 6. По методике примера 5 получили меченную тритием a -хлоруксусную кислоту, но использовали глицин, нитрит натрия и соляную кислоту в соотношении 2,3 320 1750. Выход меченной a- хлоруксусной кислоты составил 53 молярная радиоактивность 90 относительно молярной радиоактивности исходного меченного глицина.

Пример 7. По методике примера 5 получили меченную тритием a -хлоруксусную кислоту, при использовании глицина, нитрита натрия и соляной кислоты в соотношении 2,6 320 1850. Выход меченной a- хлоруксусной кислоты составил 56 молярная радиоактивность 95 от молярной радиоактивности исходного меченного глицина.

Пример 8. По методике примеров 5, 6,7 получили меченные тритием соответствующие a-хлоркислоты из меченных тритием серина, глутаминовой кислоты и метионина с выходом меченных a-хлоркислот 53-59 относительно молярной радиоактивности исходных аминокислот.

Пример 9. В реакционную массу, полученную лиофилизацией аммониевой соли тритием a-хлоруксусной кислоты (см. пример 5), добавили 0,5 мл сухого ацетона, 5 мг йодистого натрия (соотношение веществ йодистый натрий ацетон составляет 2,0 30 500 мкмоль/мкл) и нагревали 35 мин при 70 ^oC. Реакционную массу охладили, лиофилировали, остаток растворили в 0,2 мл системы растворителей, состоящей из 5 мМ H₂SO₄ и 6 мМ NH₄OH. Целевой продукт, меченную тритием йодуксусную кислоту в виде ее аммониевой соли выделили методом ВЭЖД, как описано в примере 5 (время удерживания 5,8 мин). Молярная радиоактивность -37 Ки/ммоль.

Пример 10. По методике примера 9 получили меченную тритием йодуксусную кислоту в виде аммониевой соли, используя исходную аммониевую соль меченой тритием a-хлоруксусной кислоты, йодистый натрий и ацетон в соотношении 2,5 35 500 мкмоль/мкмоль/мк и натриевую реакционную смесь при 80 ^oC в течение 25 мин. Молярная радиоактивность целевого продукта 36 КИ/ммоль.

Пример 11. По методике примеров 9-10 при использовании бромистого натрия вместо йодистого натрия получили меченную тритием бромуксусную кислоту в виде аммониевой соли с выходом 40-50 Молярная радиоактивность целевого продукта составлена 85-90% от молярной радиоактивности исходной меченной тритием аминокислоты.

В соответствии с примерами 1-11 получены меченые тритием серин (26,6 Ки/ммоль), глицин (30 Ки/ммоль), глутаминовую кислота(38,0 Ки/ммоль) и метионин (38 Ки/ммоль). Соответствующие Cl, Br, I кислоты, полученные из серина, имели молярную радиоактивность 14,9 Ки/ммоль, из глицина 27,0 Ки-Ммоль, из глутаминовой кислоты 20,1 Ки/ммоль, из метионина 22,4 Ки/ммоль. Таким образом, молярная радиоактивность соответствующих галоидкислот составляет 53-59 от содержания трития в исходный аминокислотах. Степень вымывания метки при диазотировании аминокислот и при последующий превращениях зависит от строения исходного соединения и от количества подвижных атомов водорода в его молекуле.

Таким образом, новый способ позволяет получить меченные тритием a-галоидкислоты.

Формула изобретения

1. Способ получения меченых тритием алифатических α-галоидкислот, отличающийся тем, что соответствующую α-аминокислоту подвергают обработке газообразным тритием в присутствии катализатора Pd/C или Pd/BaSO₄ с получением меченой тритием α-аминокислоты, которую подвергают диазотированию в присутствии соляной кислоты с получением α-хлоркислоты, которую, в случае необходимости, подвергают взаимодействию с бромидом или йодидом натрия в ацетоне с получением α-бром- или α-йодкислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют катализатор 10% Pd/C или 5% Pd/BaSO₄ и обработку газообразным тритием ведут при 140 - 180^oС при массовом соотношении катализатор α-аминокислота, равном (0,0045 0,0055) 1, в течение 15 25 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диазотирование проводят при молярном соотношении α-аминокислота нитрит натрия соляная кислота, равном (2,2 2,5) 320 (1750 1800).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие с бромидом или йодидом натрия осуществляют при 70 80^oС при молярном соотношении α-хлоркислота бромид или йодид натрия ацетон, равном (2,0 2,5) (30 - 35) 6820.