国产氟多功能模块组合碘代甲烷模块合成11C标记放射性药物

张锦明，张晓军，刘键，陈英茂，田嘉禾

（中国人民解放军总医院 核医学科，北京100853）

随着PET／CT的临床广泛应用，需要更多高质量、特异性的正电子放射性药物以满足临床的不同需求［1－5］。目前几乎所有的正电子放射性药物由模块自动化合成，采用专用模块或多功能模块可以合成种类繁多的放射性药物［6－11］。由于受场地和经费限制，PET中心不可能配备所有的合成模块。部分PET中心尽管有多种模块，但仍无法合成某些放射性药物。如国产分体式11C多功能模块，没有配备半制备的HPLC纯化系统，不能合成需HPLC纯化的11C正电子放射性药物，如11C-PIB和11C-PK11195等。文献［12］采用两种模块组合的方式合成了11C-PIB和11CRaclopride。本研究将国产的11C模块中的碘代甲烷（或三氟甲基磺酰基甲烷）和国产18F多功能模块联合使用，利用氟多能模块上第二反应系统和半制备HPLC纯化系统，合成临床研究常用的11C放射性药物。

1 实验材料

H M-20回旋加速器：日本住友重机械株式会社；分体式11C多功能合成模块：由碘代甲烷（Triflate在线转换）及11C多功能模块组成；PET-MV-2-IT-1氟多功能模块，配有两个反应系统及Alltech半制备HPLC系统：派特（北京）科技公司；HPLC分析仪，配Biocan Flow Count放射性检测器和2487紫外检测器，Sep-Pak C-18：美国 Waters公司；1 mol／L的氢化锂铝四氢呋喃溶液：美国Sig ma公司；57%HI（AR）：美国Acros公司；乙醇（USP级）：美国 Milenniu m公司；丙酮（AR）：美国 Sig ma公司；Nor-Ralopride、PIB-0、Nor-DASB、Nor-PK11195前体：江苏华益科技有限公司。

2 实验方法

2.1 11 C-CH3I的合成及转换

国产碘代甲烷模块和氟多功能模块的第二反应管系统示于图1。在第一个热室内完成（图1中的Hot Cell 1），由H M-20回旋加速器经14N（p，α）11C反应在靶内生成11CO2，将11CO2传到合成器的LOOP环上，LOOP环浸于液氮内。将LOOP环脱离液氮后经空气加热，用40 mL／min的氮气将LOOP环内11CO2送入到含0.2 mL 1 mol／L的氢化锂铝四氢呋喃溶液中，此时11CO2与氢化锂铝生成复合盐，通入氮气并加热除THF。加入0.2 mL 57%氢碘酸，复合盐水解并与氢碘酸反应生成11C-碘代甲烷，加热并通入氮气将11C-碘代甲烷蒸出到11C-CH3－Triflate转化炉，11C碘代甲烷在线转换成11CCH3－Triflate。

将11C-CH3－Triflate通入到 PET-MV-2-IT-1氟多功能模块的第二反应管中（图1中的Hot Cell 2），根据合成不同的药物，在反应管中加不同的前体、溶剂和辅料，并根据需要加热，反应完毕将反应液体转移到中转瓶，并用流动相稀释反应液后用半制备HPLC进行分离、纯化。

2.2 药物的合成及HPLC纯化

2.2.111C-Ralopride的合成

合成11C-Ralopride的条件［14］。在第二反应管中加入0.1 mg的 Nor-Racl opride和0.3 mL的丙酮及10μL 1 mol／L Na OH。常温下通入11C-CH3－Triflate，加 热 反 应 管 到 80 ℃，反 应1 min，4 mL 30%的乙腈将反应液转移到中转瓶经HPLC纯化。HPLC流动相为V（30% 乙腈）∶V（0.1 mol／L 甲酸铵溶液）＝1∶1，流速为6 mL／min.半 制 备 柱 为 Grace Allti ma C-18 HPLC柱，10 mm×250 mm以下相同。

2.2.211C-PIB的合成

［15］合成11C-PIB，在第二反应管中加入2 mg的PIB-0和0.3 mL的乙腈／丙酮混合液（1∶1），常温下通入11C-CH3－Triflate，4 mL 50%的乙腈将反应液转移到中转瓶，并HPLC纯化。HPLC流动相为V（50% 乙腈）∶V（0.5%乙酸）＝1∶1，流速为6 mL／min。

2.2.311C-DASB的合成

参考文献［16］合成11C-DASB，在第二反应管中加入1 mg的去甲基DASB前体和的500μL DMSO溶液，加热反应管到80℃，反应2 min后用4 mL 40%的乙腈将反应液转移到中转瓶，并HPLC纯化。HPLC流动相为V（40% 乙腈）∶V（0.1 mol／L甲酸铵）＝1∶1，流速为6 mL／min。

图1 国产碘代甲烷模块（左）和氟多功能模块的第二反应管系统（右）Fig.1The methyl iodide module and the second reactor in home made PET-MV-2-F module

2.2.411C-PK11195的合成

参考文献［17］合成11C-PK11195，在第二热室中加入1 mg的去甲基PK11195前体、9 mg KOH和500μL DMSO溶液，加热反应管到100℃，反应2 min后用3 mL 60%的乙醇和1 mL 1 mo L／L HCl混合液转移到中转瓶，并HPLC纯化。HPLC流动相为60% 乙醇，流速为5 mL／min。

2.3 11 C放射性药物的质量控制

采用HPLC分析检测药物放化纯度，2487紫外分光光度计，检测波长：254 n m；515双泵，分析柱为反相 Nova-Par k C-18柱（3.9 mm×150 mm），Bio-Scan的Flo w-Count放射性检测器。流动相同半制备HPLC，流速为1 mL／min。

3 结果和讨论

3.1 氟多功能模块合成11 C-Raclopride

为了提高甲基化效率，用11C-CH3－Triflate替代11C-CH3I通入装有前体的第二反应管中，在碱性条件下11C-CH3－Triflate与前体反应，经HPLC分离，其结果示于图2。

由图2可见，有三个放射性峰，3 min左右的第一个峰为未反应11C-CH3－Triflate，收集保留时间在17.5 min的峰为11C-Racl opride，在保留时间为11 min处的峰可能是11C-CH3－Triflate与前体上的叔胺反应生成季胺，是丙酮溶剂特有的副反应，如果将溶剂换成DMSO后HPLC上该峰不出现，原因不详。由11C-CH3－Triflate合成11C-Raclopride共耗时20 min，校正合成效率为（38.2±4.5）%（n＝10）。可以适当提高半制备HPLC流动相中乙腈的含量到35%以缩短合成时间。半成品经固相萃取后，分析产品的放化纯度。

图2 11 C-Raclopride的半制备HPLC分离放射性图谱Fig.2Semipreparative radioactive of HPLC traces for 11 C-Raclopride

11C-Racl opride的分析 HPLC放射性图谱示于图3。从图3可见，仅一个放射性峰，经与共进标准品的紫外对比，该峰即为11C-Raclopride，其放化纯度大于99%。

3.2 氟多功能模块合成11 C-PIB

由于PIB-0上有二个可甲基化的基团，为了防止苯酚的甲基化，在中性条件下用11C-CH3－Triflate作甲基化试剂。11C-CH3－Triflate通入第二反应管的丙酮与乙腈混合液中，中性、室温下11C-CH3－Triflate与前体的氨基反应，经 HPLC分离，其结果示于图4。

图3 11 C-Raclopride的分析HPLC放射性图谱Fig.3 11 C-Raloprid quality control of radiochemical purity

图4 11 C-PIB的半制备HPLC分离放射性图谱Fig.4 HPLC purification of 11 C-PIB

从图4可见，有两个放射性峰，保留时间在3.5 min的为未反应的11C-CH3－Triflate，保留时间为7.8 min为产品11C-PIB。与文献相比，虽然是采用两种模块合成，但放射性峰的保留时间一致，文献中11C模块一体机测量放射性探头屏蔽较好，基线几乎为零［15］。本研究中放射性基线受合成剂量影响较大，但不影响产品的鉴别与收集，因氟模块中反应管无法冷却到室温以下。常温下合成效率为（68.4±3.2）%（n＝12），从11C-CH3－Triflate到产品11C-PIB 共需10 min。产品的HPLC分析示于图5。

11C-PIB分析HPLC放射性谱示于图5。从图5可见，放射性峰与标准品共进样鉴定，该峰为11C-PIB，产品放化纯度大于98%。文献详细讨论了影响11C-PIB合成的因素，同时研究了提高产品纯度的方法，尽管经HPLC分离，仍有少量未反应的杂质，可能与流动相有关。

3.3 氟多功能模块合成11 C-DASB

文献一般采用11C-CH3I作DASB甲基化试剂，本研究用11C-CH3－Triflate取代11C-CH3I，以提高合成效率。11C-CH3－Triflate通入含有前体的第二反应管的DMSO溶液中，经加热反应后HPLC分离，结果示于图6。

图5 11 C-PIB的分析HPLC放射性图谱Fig .5Typical r adiochemical HPLC trace of 11 C-PIB

图6 11 C-DASB的半制备HPLC分离放射性图谱Fig.6Semipreparative radioactive of HPLC traces f or 11 C-DASB

由图6可见，2.5 min后的第一个峰为未反应 的11C-CH3－Triflate 峰，收 集 保 留 时 间 在11 min的峰为11C-DASB，在保留时间为3.5 min处的小峰是11C-CH3－Triflate与前体上的副反应，反应机理不详。如果将甲基化试剂换成11CH3I，在该流动相上的保留时间在13 min左右，该时间与产品的时间相近，干扰产品的收集。由11C-CH3－Triflate 制 备11C-DASB 共 耗 时15 min，校正合成效率为（52.4±5.5）%（n＝4）。产品的HPLC分析示于图7。

由图7可见，仅一个放射性峰，经与共进标准品的紫外对比，该峰即为11C-DASB，其放化纯度大于99%。

3.4 氟多功能模块合成11 C-PK11195

将11C-CH3－Triflate通入含有前体的第二反应管的DMSO溶液中，经加热反应后HPLC分离，其结果示于图8。

图7 11 C-DASB的分析HPLC放射性图谱Fig.7 11 C-DASB quality control of radiochemical purity

图8 11 CPK11195的半制备HPLC分离放射性图谱Fig.8Purification of 11 C-PK11195 with Semi-HPLS

由图8可见，3.1 min后的第一个峰为未反应 的11C-CH3－Triflate 峰，收 集 保 留 时 间 在7.9 min的峰为11C-PK11195，其质量控制示于图9。由于受酰基的影响，11C-CH3－Triflate与酰胺的甲基化较困难，需要无水条件下的强碱和加热，校正合成效率为（45.6±7.1）%（n＝8）。

图9 11 C-PK11195的分析HPLC放射性图谱Fig.9 11 C-PK11195 quality control of radiochemical purity with HPLC

由图9可见，仅一个放射性峰，经与共进标准品的紫外对比，该峰即为11C-PK11195，其放化纯度大于99%。

文献报道最多的是利用FDG专用模块合成其他18F放射性药物，如利用GE的FDG模块合成18F－FMISO、18F－FES、18F－Eth－胆碱［18－20］，利用国产 模 块 合 成18F－FLT 和18F－FMISO 等［21－22］。本研究小组曾经利用氟多能模块上第二反应系统和半制备HPLC纯化系统，合成了超过20种11C的放射性药物［23］。由于第二反应管无法冷却到室温以下，因此较适合的溶剂是DMSO、乙腈，而不适合丙酮，如果一些必需采用丙酮作溶剂的合成，如合成11C-Raclopride时可以适当增加反应体积，以防止通气和加热中溶剂的挥发，也可以采用丙酮和乙腈混合液的方法，如合成11C-PIB时的混合溶剂［12］，以防止溶剂过度挥发。

4 小结

本研究采用国产的11C模块中的碘代甲烷（三氟甲基磺酰基甲烷）和国产氟多功能模块结合的方式，成功合成了四种11C药物：11C-Racl opride、11C-PIB、11C-DASB、11C-PK11195，经 HPLC分析放化纯度均大于95%。两种模块组合方式，充分挖掘了模块的价值，可为临床提供更好的服务。

参考文献：

［1］Karrou m O，Mignion L，Kengen J，et al.Multi modal i maging of t u mor response to sorafenib combined with radiation t herapy：co mparison bet ween diff usion-weighted MRI，choline spectroscopy and18FFLT PET i maging［J］.Contrast Media Mol Imaging，2013，8（3）：274-280.

［2］Johnson M，Karanikolas BD，Priceman SJ，et al.Titration of variant HSV1-tk gene expression to determine t he sensitivity of18F-FHBG PET i maging in a prostate t u mor［J］.J Nucl Med，2009，50（5）：757-64.

［3］Poisnel G，Dhilly M，MoustiéO，et al.PET i maging with［18F］AV-45 in an APP／PS1-21 murine model of amyloid plaque deposition［J］.Neurobiol Aging，2012，33（11）：2 561-2 571.

［4］Mamede M，Ceci F，Castellucci P，et al.The Role of11C-Choline PET Imaging in the Early Detection of Recurrence in Sur gically Treated Prostate Cancer Patients Wit h Very Low PSA Level＜0.5 ng／mL［J］.Clin Nucl Med，2013，38（9）：e342-5.

［5］Cuenca-Cuenca JI，Marín-Oyaga VA，Borrego-Dora-do I，et al.123I-MIBG，18F-DOPA and18F-FDG in a patient with MEN2 syndrome and recurrent pheochro mocyto ma［J］.Rev Esp Med Nucl Imagen Mol，2013，32（4）：263-265.

［6］王红亮，黄婷婷，梁祥，等.（N-［18F］氟甲基）胆碱的半自动合成和无菌型炎症PET显像评价［J］.同位素，2011，24（4）：198-204.Wang Hongliang，Huang Tingting，LIANG Xiang，et al.Semi-auto matic Synthesis and PET Imaging Evaluation of18F-fluoro methylcholine With the Aseptic Inflammation Model［J］.Jour nal of Isotopes，2011，24（4）：198-204（in Chinese）.

［7］彭程，马云川，苏玉盛 等.苯丙氨酸衍生物的合成、18F标记及其生物学评价［J］.同位素，2010，23（4）：235-241.Peng Cheng，Ma Yunchuan，Su Yusheng，et al.Synthesis and Biological Evaluation of 2-amino-3-phenylpropanoic Acid Derivatives Labeled With18F［J］.Journal of Isotopes，2010，23（4）：235-241（in Chinese）.

［8］文富华，邓怀福，王红亮，等.多巴胺转运蛋白显像剂11C-β-CFT的全自动化合成［J］.同位素，2011，24（4）：193-197.Wen Fuhua，Deng Huaif u，Wang Hongliang，et al.Full Auto mated Synt hesis of11C-β-CFT as a Dopamine Transporter Imaging Agent［J］.Jour nal of Isotopes，2011，24（4）：193-197（in Chinese）.

［9］张锦明，徐志红，张晓军，等.胆碱模块自动化合成11C-carfentanil及 Micro PET显像［J］.同位素，2011，23（3）：182-187.Zhang Jin ming，Xu Zhihong，Zhang Xiaojun，et al.Auto mated Synthesis of11C-carfentanil With11C-choline Module and Micr o PET Imaging［J］.Journal of Isotopes，2011，23（3）：182-187（in Chinese）.

［10］孙婷，王世真，唐刚华，等.1-［18F］氟代乙基-L-色氨酸的半自动化合成［J］.同位素，2010，23（2）：86-92.Sun Ting，Wang Shizhen，Tang Ganghua，et al.Semi-automated Synthesis of 1-［18F］fluoroethyl-L-tr yptophan［J］.Jour nal of Isotopes，2010，23（2）：86-92（in Chinese）.

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［11］张晓军，刘健，关志伟，等.正电子心肌灌注显像剂18F-TPT的合成及生物学分布［J］.同位素，2013，26（2）：79-85.Zhang Xiaojun，Liu Jian，Guan Zhipeng，et al.Preparation and Biodistribution of Myocar dial Perf usion Imaging Agent18F-TPT［J］.Jour nal of Iso-topes，2013，26（2）：79-85（in Chinese）.

［12］Gómez-Vallejo V，Llop J.Fully automated and reproducible radiosynthesis of high specific activity［11C］raclopride and ［11C］Pittsbur gh co mpound-B using the combination of t wo commercial synthesizers［J］.Nucl Med Co mmun，2011，32（11）：1 011-1 017.

［13］张锦明，田嘉禾，王武尚，等.在线制备11C-Triflate-CH3［J］.同位素，2006，19：124-128.Zhang jin ming，Tian jiahe，Wang wushang，et al.On-line preparation of11C-Triflate-CH3［J］.Journal of Isotopes，2006，19：124-128（in Chinese）.

［14］张锦明，田嘉禾，姚树林，等.11C-Raclopride的快速制备及生物学分布［J］.中华核医学杂志，2008，28（4）：227-230.Zhang jin ming，Tian Jiahe，Yao shulin，etal.Fast synthesis of11C-Raclopride and its initial PET study on ani mal model［J］.Chin J Nucl Med，2008，28（4）：227-230（in Chinese）.

［16］Ungersboeck J，Philippe C，Haeusler D，et al.Opti mization of ［11C］DASB-synthesis：vesselbased and flow-through microreactor methods［J］.Appl Radiat Isot，2012，70（11）：2 615-2 620.

［17］王明芳，张锦明，唐刚华，等.11C-CH3－Triflate甲基化法合成11C-PK11195［J］.同位素，2010，23（4）：230-234.Wang Mingfang，Zhang Jin ming，Tang Guanghua，et al.Radiosynthesis of11C-PK11195 by Using［11C］Methyl Triflate［J］.Jour nal of Isotopes，2010，23（4）：230-234（in Chinese）.

［18］Seung JO，Dae YC，Christoph Mi，et al.The auto matic production of 16α-［18F］fluoroestradiol using，et al.a conventional［18F］FDG module wit h a disposable cassette system［J］.Appl Radiat Isot，2007，65：676-681.

［19］David K，Vincent T，Maria AF，et al.Fully automated［18F］fluor ocholine synthesis in the Tracer-Lab MX FDG Coincidence synthesizer［J］.Nucl Med Biol，2008，35：255-260.

［20］Seung JO，Dae YC，Christoph Mi，et al.Fully automated synthesis of［18F］fluoro misonidazole using a conventional［18F］FDG module［J］.Nucl Med Biol，2005：899-905.

［21］张锦明，张晓军，李云刚，等.国产FDG模块自动化合成3’-脱氧-3’-［18F］氟代胸苷［J］.同位素，2012，25（1）：15-20.Zhang Jin ming，Zhang Xiaojun，Li Yungang，et al.Automatic Synthesis of 3’-Deoxy-3’-18F-fluorothy midine Using a Do mestic FDG Module［J］.Jour nal of Isotopes，2012，25（1）：15-20（in Chinese）.

［22］张锦明，郑昕，柳羲，等.全自动合成3-18F-2-羟基丙烷-2-硝基咪唑及临床前研究［J］.首都医科大学学报，2008，29：8-11.Zhang Jin ming，Zheng Xi，Liu Xi，et al.Fully Automated synthesis of18F-Fluoromisonidazole and preclinical st udy［J］.J Capti Med Univer，2008，29：8-11（in Chinese）.

［23］尹大一，刘健，张晓军，等.11C-（-）间羟基麻黄素的合成及 Micro PET显像［J］.同位素，2012，25（1）：21-26.Yin Dayi，Liu Jian，Zhang Xiaojun，et al.11C-meta-（-）Hydroxyephedrine and Micr o PET Imaging［J］.Jour nal of Isotopes，2012，25（1）：21-26（in Chinese）.