有機テクネチウム化学

有機テクネチウム化学は、炭素とテクネチウムの化学結合を含む有機金属化合物である有機テクネチウム化合物の物理的性質、合成、および反応を記述する科学です。最も一般的な有機テクネチウム化合物は、放射性医薬品イメージング剤として使用される配位錯体です。[ 1 ] [ 2 ]

一般的に、有機テクネチウム化合物は放射能のため、化学反応や触媒にはあまり使用されません。テクネチウムの化学に関する研究は、テクネチウムの等電子非放射性代替物としてレニウムと併せて行われることが多い。[ 3 ]

簡単な歴史

テクネチウムは1961年に初めて放射性医薬品として使用されました。[ 4 ] SPECT（単光子放出コンピュータ断層撮影）に臨床使用されている放射性医薬品の大部分は99m Tc錯体です。[ 5 ]現在、3世代のテクネチウム放射​​性医薬品が存在し、使用されています。第1世代は特異的に局在せず、灌流剤と考えられています。第2世代はペプチドベースの標的部位を有しています。第3世代のテクネチウム放射​​性医薬品は、生体模倣的に体内に局在する有機テクネチウム化合物を特徴としています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

テクネチウム放射​​性医薬品の世代
テクネチウム放射​​性医薬品の世代

例

放射性医薬品イメージングおよび診断に使用されるテクネチウム化合物の大部分は無機錯体です。臨床応用されている「古典的な」有機金属有機テクネチウム化合物には、特に炭素-テクネチウム結合を含むものがあります。これらの有機テクネチウム化合物は、主にテクネチウムトリカルボニル化合物およびテクネチウムシクロペンタジエニル化合物として知られています。

99mTc-セスタミビ

臨床使用において最も著名な放射性医薬品化合物の一つは、Cardiolie®（99m Tc-セスタミビとも呼ばれる）です。この有機テクネチウム化合物は心筋イメージングに用いられています。d6電子配置は、その低い酸化数のために非常に安定しています。[ 9 ] Tc(I)錯体は、イソニトリル配位子の高い還元電位によってさらに安定化されます。[ 10 ]

上記のピアノ-便有機テクネチウム錯体は、第三世代の放射性医薬品です。シクロペンタジエニル配位子は、アミノ酸フェニルアラニンのフェニル基に対する生物学的等価体として作用します。[ 11 ]

合成

放射性99m Tcは、 99 Mo/ 99m Tcジェネレーターから希薄水溶液中の過テクネチウム酸塩の形で得られます。その後、過テクネチウム酸塩は、より有用なカルボニル化合物や水和物前駆体へと変換され、その後テクネチウム酸塩錯体へと合成されます。

出発物質の放射性金属は分離方法により水溶液中で最も利用しやすいため、テクネチウム酸化合物の合成化学は水溶液中で行う必要があります。

テクネチウム化合物の研究は、通常、テクネチウムの等電子的で非放射性の代替物であるレニウムと組み合わせて行われます。

先駆者

99m Tcおよび188 Reの場合、化合物の合成は、99 Mo/ 99m Tcおよび188 W/ 188 Reジェネレーターから得られる低濃度の生理食塩水中の過テクネチウム酸または過レニウム酸から始まる。アクアトリカルボニル前駆体は、TcおよびRe錯体の合成に有用である。これらの金属はd 6低スピン電子配置を有し、高い運動学的安定性と極めて安定したMC結合を提供する。その結果、3つのCO配位子は常に配位状態を維持し、配位子は3つの水分子を容易に置換する。したがって、典型的な有機テクネチウム化合物は、トリカルボニルモチーフを特徴とする。

テクネチウムとレニウムの前駆体
テクネチウムとレニウムの前駆体

有機金属化合物の合成における典型的な方法は利用が困難です。放射性医薬品として有用であるためには、反応は静脈注射可能な生理食塩水溶液中で行わなければなりません。

二重リガンド移動

マーティン・ウェンゼルは、有機テクネチウム/有機レニウム錯体の合成のために、二重配位子移動（DLT）反応を開発しました。[ 12 ]この反応は、フェロセンから有機テクネチウムピアノスツール化合物を合成するものです。この反応はカッツェネレグボーゲンによってさらに研究され、最適化されました。[ 13 ]残念ながら、この方法の放射性医薬品合成における有用性は、有機溶媒の使用によって制限されています。

ウェンゼル二重配位子移動
ウェンゼル二重配位子移動

機構

この機構は環滑りによって進行すると提案されている。まず、過テクネチウム酸エステル／過レニウム酸エステルをCrCl 3および／またはCr(CO) 6で還元およびカルボニル化して6配位中間体を形成する。続いて、環滑りを起こした架橋中間体を経て置換フェロセンと反応し、生成物を得る。フェロセンのη 5 - η 3環滑り遷移状態の安定化により、より電子不足な環の移動が促進される。

二重リガンド移動機構
二重リガンド移動機構

金属媒介レトロディールスアルダー

水性合成は、医療関連放射性医薬品の開発を可能にする。fac -[ 99m Tc(η 5 -Cp-C(O)CH 3 )(CO) 3 ]の最初の水性合成は、Alberto研究室によって報告され、金属媒介逆ディールス・アルダー反応を用いて有機テクネチウム錯体を合成した。[ 14 ]

機構

段階的に、カルボキシレートはまずテクネチウムに配位し、続いて隣接するシクロペンタジエンに配位します（経路A）。この反応は、[ 99m Tc(CO) 3 ] +とシクロペンタジエンの間に強い電子的相互作用があるため、熱力学的に駆動されます。

生成物2の形成の駆動力として{(η 5 -Cp)Tc}が有利に形成されることから、シクロペンタジエンの前駆体としてディールス・アーダー二量体(HCp-COOH) 2（ティールス酸）が用いられるようになった。3の熱分解には通常、T >160 °Cが必要である。緩衝液中で3と1を95 °Cで30分間反応させると、2が定量的に生成された。遊離HCp-COOHは観察されなかったため、in situ逆ディールス・アーダー反応とそれに続く経路Aへの移行は除外された。

例

金属媒介レトロディールス・アルダー反応は、[(Cp-R) 99m Tc(CO) 3 ]への一般的なアプローチを示唆しており、Cpリング上のさまざまなR基へのアクセスを可能にします。

アルベルト・レトロ・ディールス・アルダーの例
アルベルト・レトロ・ディールス・アルダーの例

Alberto研究室による水性媒体中での99m TcおよびRe錯体の合成のためのレトロディールス・アルダー法の開発により、ピアノスツールのような錯体を用いた生体分子の標識が可能になりました。これにより、新規放射性医薬品の開発が可能になります。

反応性

テクネチウムはオスミウムと類似した反応を示すことが示されています。シスジヒドロキシル化を触媒することができます。

テクネチウムの二水酸化
テクネチウムの二水酸化

参考文献

  1. ^ Kowalsky RJ (2006). 「テクネチウム放射​​性医薬品化学」(PDF) . ニューメキシコ大学薬学部健康科学センター. pp.  1– 77.
  2. ^ Ritter SK (2017年4月). 「テクネチウム化学を研究する良い理由」 . Chemical & Engineering News . 95 (15) . 2021年6月12日閲覧。
  3. ^ Jürgens, Sophie; Herrmann, Wolfgang A.; Kühn, Fritz E. (2014年2月). 「レニウムおよびテクネチウムをベースとした放射性医薬品：開発と最近の進歩」 . Journal of Organometallic Chemistry . 751 : 83– 89. doi : 10.1016/j.jorganchem.2013.07.042 .
  4. ^ Scerri, Eric (2009年7月). 「テクネチウムの物語」 . Nature Chemistry . 1 (4): 332. Bibcode : 2009NatCh...1..332S . doi : 10.1038/nchem.271 . ISSN 1755-4330 . PMID 21378873 .  
  5. ^モライス、ゴレティ・リベイロ;パウロ、アントニオ。サントス、イザベル (2012-08-27)。「SPECTイメージングおよび/または放射性核種治療のための有機金属錯体」。有機金属。31 (16): 5693–5714 .土井: 10.1021/om300501d。ISSN 0276-7333。 
  6. ^ Schibli, Roger; Schubiger, August (2002-11-01). 「有機金属放射性医薬品の現状と将来の可能性」 . European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging . 29 (11): 1529– 1542. doi : 10.1007/s00259-002-0900-8 . ISSN 1619-7070 . PMID 12397472. S2CID 19897272 .   
  7. ^ Liu, Shuang (2004-09-08). 「標的特異的放射性医薬品の開発における配位化学の役割」 . Chemical Society Reviews . 33 (7): 445– 461. doi : 10.1039/B309961J . ISSN 1460-4744 . PMID 15354226 .  
  8. ^平尾敏和 (2018).生物有機金属化学の進歩。森内俊之さん。サンディエゴ：エルゼビア。ISBN 978-0-12-814198-4. OCLC  1079003267 .
  9. ^ Alberto, Roger; Herrmann, Wolfgang A.; Bryan, Jeff C.; Schubiger, P. August; Baumgartner, Franz; Mihalios, Dimitrios (1993-01-01). 「高酸化状態および低酸化状態における新規有機金属テクネチウム錯体」 . Radiochimica Acta . 63 (s1): 153– 162. doi : 10.1524/ract.1993.63.special-issue.153 . ISSN 2193-3405 . S2CID 99371461 .  
  10. ^ Claude, Guilhem; Salsi, Federico; Hagenbach, Adelheid; Gembicky, Milan; Neville, Michael; Chan, Chinglin; Figueroa, Joshua S.; Abram, Ulrich (2020-06-22). 「m-テルフェニルイソシアニドで支持されたテクネチウム錯体における構造および酸化還元の変動」 . Organometallics . 39 (12): 2287– 2294. doi : 10.1021/acs.organomet.0c00238 . ISSN 0276-7333 . S2CID 219912503 .  
  11. ^ Johannsen, Bernd; Syhre, Rosemarie; Spies, Hartmut; Münze, Rudolf (1978-07-01). 「システインおよびシステイン誘導体からなる異なるTc錯体の化学的および生物学的特性評価」 . Journal of Nuclear Medicine . 19 (7): 816– 824. ISSN 0161-5505 . PMID 660286 .  
  12. ^ Spradau, Todd W.; Katzenellenbogen, John A. (1998-05-01). 「二重配位子移動反応を用いたシクロペンタジエニルトリカルボニルレニウム錯体の調製」 .有機金属. 17 (10): 2009– 2017. doi : 10.1021/om971018u . ISSN 0276-7333 . 
  13. ^ 「John A. Katzenellenbogen | Chemistry at Illinois」chemistry.illinois.edu . 2021年6月12日閲覧。
  14. ^ Liu, Yu; Spingler, Bernhard; Schmutz, Paul; Alberto, Roger (2008-02-06). 「ジシクロペンタジエン誘導体の金属媒介逆ディールス−アルダー反応：[(Cp-R)M(CO)3] (M = 99mTc, Re)錯体の簡便合成」 . Journal of the American Chemical Society . 130 (5): 1554– 1555. doi : 10.1021/ja077741l . ISSN 0002-7863 . PMID 18186638 .  
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=有機テクネチウム化学&oldid =1301158302」より取得