Фотохимическая реакция упростила синтез контрастных агентов для томографии
Химики из США разработали метод введения в молекулу радиоактивного изотопа 18F. Фотохимическая реакция позволила заменять галогены, связанные с ароматическими кольцами, на фтор, а полученные фторированные соединения ученые использовали в качестве контрастных агентов для позитронно-эмиссионной томографии. Исследование опубликовано в Nature Chemistry.
Соединения, содержащие изотоп фтора 18F, используют в позитронно-эмисионной томографии. Они могут накапливаться в тканях живого организма, и испускать позитроны, которые аннигилируют с электронами с выделением энергии. Эту энергию можно детектировать и, с помощью компьютерной обработки, получать объемные изображения внутренних органов.
Чтобы контролировать место накопления такого вещества, радионуклиды вводят в распространенные метаболиты. В частности, фтор-18 можно вводить в ароматические системы аминокислот, но способов проведения такого превращения существует довольно мало, потому что для его успешного протекания часто требуются специальные условия: электронодефицитность ароматического кольца или катализ комплексами переходных металлов.
Химики под руководством Дэвида Ницевича (David A. Nicewicz) и Цзыбо Ли (Zibo Li) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле решили использовать методы фотохимии для введения радиоактивного фтора-18 в насыщенные электронной плотностью ароматические кольца. Им было известно, что некоторые фотокатализаторы способны окислять арены с образованием катион-радикала, и они предположили, что в такой частице сможет протекать замещение одного галогена на другой.
Чтобы проверить эту гипотезу, химики провели реакцию 1-хлоро-4-метоксибензола с меченым 18F тетрабутиламмонийфторидом в присутствии фотокатализатора. Сначала продукт реакции образовался с выходом всего в 2 процента, однако, когда ученые повторили реакцию в инертной атмосфере, выход повысился до 13 процентов. Затем химики провели скрининг различных уходящих групп, и оказалось, что лучше всего реакция протекает с фторпроизводными, то есть радиоактивный фтор-18 из тетрабутиламмонийфторида замещает исходный фтор-19 в ароматическом кольце.
После дополнительного подбора условий и изучения региоселективности своей реакции, химики решили применить ее для синтеза меченых фтором-18 производных аминокислоты тирозина. Они получили 10 таких производных, а затем попробовали использовать их для визуализации опухолей лабораторных мышей. Многие полученные вещества оказались эффективны: они быстро накапливались в опухолях, а затем вымывались в течение трех часов. Часть из них накапливалась также в поджелудочной железе, но введение дополнительных атомов фтора в ароматическое кольцо позволило избежать этой проблемы.
В результате химики разработали эффективный метод введения радиоактивного изотопа фтора 18F в электронодонорные ароматические кольца. Один из недостатков этого метода заключается в том, что разделить исходное вещество с 19F и продукт с 18F невозможно, и доля радиоактивного изотопа в полученных веществах получается меньше, чем при использовании других методов. Несмотря на это, авторам удалось успешно применить полученные соединения в позитронно-эмиссионной томографии. Кроме того, на основе своей реакции химики разработали синтез часто применяемого радиофармпрепарата [18F]FDOPA (меченая леводопа). Его радиохимический выход на стадии замены галогена составил около 40 процентов.
Ранее мы рассказывали, как врачи применили ПЭТ с меченой фтором-18 леводопой для анализа содержания дофамина в ЦНС курильщиков.
Михаил Бойм
Она оказалась в молекулярном облаке
Астрономы впервые достоверно обнаружили в молекулярном облаке Млечного Пути угольную кислоту. Это первая межзвездная молекула, содержащая три атома кислорода, и третья карбоновая кислота, обнаруженная на данный момент в космосе. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Карбоновые кислоты представляют собой разновидность сложных органических молекул, широко распространены в природе и считаются предшественниками многих важных для существования жизни пребиотических молекул, таких как аминокислоты и липиды. Однако к настоящему моменту в межзвездной среде были достоверно обнаружены лишь два таких соединения — муравьиная и уксусная кислоты. Группа астрономов во главе с Мигелем Санс-Ново (Miguel Sanz-Novo) из Испанского астробиологического центра сообщила, что впервые нашла в межзвездной среде угольную кислоту (HOCOOH). Эта молекула играет важную роль в различных биологических и геохимических процессах, ранее ее наличие предсказывалось для ледяных спутников планет-гигантов, а также Меркурия и Марса. Наблюдения велись за молекулярным облаком G+0.693—0.027, расположенным в направлении центра Млечного Пути, при помощи 40-метрового радиотелескопа Обсерватории Йебеса и 30-метрового радиотелескопа IRAM в период с марта 2021 по март 2022 года и с 1 по 18 февраля 2023 года. Исследователи обнаружили в облаке цис-транс конформер угольной кислоты со значением колонковой плотности 6,4×1012 молекул на квадратный сантиметр. Более стабильный цис-цис конформер угольной кислоты обнаружен не был, предполагается, что он может быть довольно многочисленным в межзвездном пространстве, хотя его практически невозможно обнаружить радиоастрономическими методами. Ученые считают, что угольная кислота способна образовываться в холодных плотных молекулярных облаках на поверхности ледяных пылинок, в ходе реакций между угарным газом и гидроксильным радикалом или в ходе облучения заряженными частицами смесей водяного и углекислотного льдов. Ранее мы рассказывали о том, как комету Виртанена уличили в перевыработке спирта при сближении с Солнцем.
