一种氚标记甲硝唑及其制备方法技术

本发明专利技术属于放射性同位素标记制备领域，具体涉及一种氚标记甲硝唑及制备方法。以2‑甲基‑5‑硝基咪唑为原料，与N‑碘代丁二酰亚胺反应得到4‑碘‑2‑甲基‑5硝基咪唑，在钯碳催化下，4‑碘‑2‑甲基‑5硝基咪唑与氚气发生氚卤交换，生成4‑

Tritium labeled metronidazole and preparation method thereof

The invention belongs to the field of radioisotope mark preparation, in particular relates to a tritium labeled metronidazole and a preparation method thereof. In 2 methyl 5 nitroimidazole, and N iodo Ding two imide reaction 4 iodine 2 methyl 5 nitro imidazole in palladium carbon catalyst, 4 iodine 2 methyl 5 nitro imidazole and tritium tritium halogen exchange occurred, generating 4

【技术实现步骤摘要】
一种氚标记甲硝唑及其制备方法
本专利技术属于放射性化学示踪剂合成领域，具体涉及一种氚标记甲硝唑及其制备方法。本专利技术利用放射性同位素氚对甲硝唑的C4位进行标记，以便采用放射性同位素示踪法研究该示踪剂可在动物体内进行吸收、分布、代谢和残留消除规律研究与应用。
技术介绍
甲硝唑(灭滴灵，甲硝达唑)属硝咪唑类药物，主要用于治疗由专性厌氧菌、原虫和螺旋体感染引起的疾病，如阿米巴原虫感染引起的禽类黑头病和猪蛇形螺旋体感染引起的痢疾。它具有抗菌效果好、安全性高、经济实惠等优点，曾广泛应用于兽医临床和畜牧养殖业中。但是相关毒理学研究显示其具有潜在致癌性和致突变性，为了保障食品安全，许多国家都禁止其以抗应激、促进生长等目的用于食品性动物上，仅允许用作治疗药物，但在动物源性食品中不得检出。然而甲硝唑在实际生产中仍存在违规使用和滥用现象，导致其在动物体内的残留超标，食品动物组织中的残留严重影响食品安全监测和人类的健康。食品安全性毒理学评价试验规定的内容中缺乏对甲硝唑在动物体内的代谢、残留和消除方面的研究。由于药物代谢、排泄及残留与食品安全息息相关，因此开展放射性示踪法研究甲硝唑在动物体内吸收、分布、代谢和排泄的规律，揭示甲硝唑在食品动物体内的靶组织和残留标示物，为制定最大残留限量和休药期提供依据，从而为该药物在动物性食品中的残留监控提供科学手段。由于放射性同位素作为示踪剂具有灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点，已广泛应用于医药学领域，用以揭示药物的体内分布、代谢与排泄过程。这种技术也是美国食品和药品管理局(FDA)推荐开展药物体内处置研究的首选方法(FDA，2010)。3H或14C通过置换目标药物分子上的H或C原子，以达到示踪研究目的。它们都属低能β放射体，具有放射性屏蔽、废物处理和去污方面的要求简便，测定效率高等特点(Guetal，2010a)，是最常用的放射性示踪剂。氚标记化合物以氚气为原料，通过催化还原、氚－卤取代等反应来制备氚标记化合物的。在使用氚标记化合物进行示踪实验时，必须注意氢的同位素效应、自辐解和在实验条件下氚标记化合物的稳定性问题，以求获得正确的实验结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种氚标记的甲硝唑及其制备方法。本专利技术合成并制备得到标记位点明确，比活度高且放化纯度高的氚标记的甲硝唑。已有研究表明咪唑环在体内代谢过程中比较稳定，对咪唑环C-4位进行定位氚标记可避免放射性核素在体内代谢过程中丢失，适合于甲硝唑在动物体内的示踪研究。本专利技术的技术方案是采用氚卤交换法在甲硝唑的C-4位进行氚标记，氚标记甲硝唑结构如下所示：专利技术人前期公开了其他药物采用氚卤交换法进行氚标记的方法，一般情况下为了尽量充分利用氚源并考虑到放射性标记试验的安全性，合成路线设计时希望将氚标记放到最后一步实现。为此专利技术人设计了以下路线：以2-甲基-5-硝基咪唑为起始原料，在N,N-二甲基甲酰胺溶液中与N-溴代丁二酰亚胺反应得到4-溴-2-甲基-5-硝基咪唑，酸性条件下经环氧乙烷加成反应，得到4-溴-2-甲基-5-硝基咪唑，最后与氚气发生氚卤交换得到氚标记的甲硝唑，合成路线如下：但在实际合成过程中发现，采用该方法时第二步反应4-溴-2-甲基-5-硝基咪唑与环氧乙烷无法进行，通过变换多种反应条件如反应温度，反应时间，反应压力都无法得到4-溴-甲硝唑；采用4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑为原料，在酸性条件下与环氧乙烷发生加成反应，也无法得到碘代的甲硝唑。分析原因可能是由于溴或碘连接到咪唑环上后，使咪唑环钝化，无法与环氧乙烷发生加成反应。专利技术人在前期研究基础上，参考甲硝唑的合成路线，重新设计了氚标甲硝唑的合成路线。首先对2-甲基-5-硝基咪唑的H-4进行卤素取代，在得到溴或者碘代的甲硝唑后，先进行氚卤交换之后，得到氚标记4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑，最后再与环氧乙烷加成，得到目标产物。如设计的一样，当2-甲基-5-硝基咪唑4位碳上连接的是氚原子时，在酸性条件下环氧乙烷加成反应容易进行。但是，由于硝基咪唑的结构中还有硝基存在，在进行氚卤交换时也会被还原剂还原成胺基。为此，本专利技术人采用前述制备的溴或者碘代2-甲基-5-硝基咪唑，先采用氢-卤还原，对还原产物进行高效液相分析产率，从反应时间、温度及反应压力等方面对反应进行优化，最后优化一个最合适的还原反应条件，使反应既保证氚卤交换完全，又避免硝基咪唑结构中的硝基被还原。本专利技术在实际实验过程中发现，当采用溴代2-甲基-5-硝基咪唑时，优化还原条件之后仍然有硝基被还原的副反应发生；即使将氚气压力降至30mmHg，仍有多数硝基被还原的产物。当采用碘代2-甲基-5-硝基咪唑时，在优化后的还原条件下，硝基被还原的副产物很少。最终确定合成路线设计如下：在N,N-二甲基甲酰胺溶液中与N-碘代丁二酰亚胺反应得到4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑，在以钯碳(Pd/C)为催化剂，氚气脱卤，制得4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑，最后与环氧乙烷反应得到氚标记甲硝唑。合成路线如下所示：申请人提供了一种氚标记甲硝唑的制备方法，按如下步骤制备：(1)在配有温度计和搅拌器和的反应容器中加入原料2-甲基-5-硝基咪唑，然后加入适量的N,N-二甲基甲酰胺，加热至40℃使原料溶解后，分批加入N-碘代丁二酰亚胺，2-甲基-5-硝基咪唑与N-碘代丁二酰亚胺物质的量的比例为1:1～1:5，在80℃反应5h后，将反应液冷却至室温，向反应液中加入等体积的冰水，过滤得到黄色固体，滤饼先后用10％硫代硫酸钠水溶液和冷冻的蒸馏水洗涤，过滤所得固体用乙醇重结晶，真空干燥得淡黄色晶体状4-碘-2-甲基-5硝基咪唑；(2)准确称取50mg4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑放入5ml反应瓶中，加入2mL甲醇使之完全溶解，加入5mg10％Pd/C，在氚化装置上通入高纯氚气，调整反应压强为30～100mmHg，25～60℃条件下反应15-60min后回收氚气，离心除去Pd/C，将反应液减压除去甲醇，得到4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑粗品；(3)在配有温度计，搅拌器和导气管的反应容器中配制质量浓度为5:1的甲酸/浓硫酸溶液后，向混酸溶液中加入步骤(2)得到的4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑，取另一个两口反应瓶，加入适量的环氧乙烷，以玻璃导管与前述反应容器联通，向反应容器中缓慢持续不断通入环氧乙烷，保持反应温度为60～100℃，反应8～24h后，向反应液中加入适量氢氧化钠溶液调整pH至7.5～8.5，用乙酸乙酯溶剂萃取三次，合并有机相，然后用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤液减压蒸除溶剂后即得到氚标记甲硝唑粗品；(4)将步骤(3)所得到的产物用制备液相(制备液相是指的一种纯化设备，一种高效液相制备系统)进行分离纯化，制备条件为：VenusilXBP-C18色谱柱10μm，21.5×150mm，流动相采用体积比为15:85的甲醇与去离子水，控制流速为5.0mL/min，紫外检测波长为280nm，柱温为30℃；收集保留时间与甲硝唑相对应的流动相组分，合并后除去溶剂得产物氚标记甲硝唑纯品。作为优选方案：步骤(2)中的控制氚气的反应压强为50mmHg，反应时间为20min。作为优选方案：步骤(3)中的氚气还原的的反应温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氚标记的甲硝唑，其特征在于，化学结构如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种氚标记的甲硝唑，其特征在于，化学结构如下所示：2.一种氚标记甲硝唑的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)在配有温度计和搅拌器的反应容器中加入原料2-甲基-5-硝基咪唑，然后加入适量的N,N-二甲基甲酰胺，加热至40℃使原料溶解后，分批加入N-碘代丁二酰亚胺，所述2-甲基-5-硝基咪唑与N-碘代丁二酰亚胺物质的量的比例为1:1～1:5，将反应液温度升至80℃，搅拌反应5h后停止反应；待反应液冷却到室温，向反应液中加入等体积的冰水，过滤得到黄色固体，滤饼先后用10％硫代硫酸钠水溶液和冷冻的蒸馏水洗涤，过滤所得固体用乙醇于60℃加热溶解，趁热滤除不溶物，滤液放置在0℃冷却，待黄色晶体析出，过滤出晶体，在真空干燥箱中干燥后得淡黄色晶体状4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑，所述4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑的结构式如下所示：(2)准确称取50mg4-碘-2-甲基-5-硝基咪唑放入5ml反应瓶中，加入2mL甲醇使之完全溶解，加入5mg10％Pd/C，在氚化装置上通入高纯氚气，调整反应压强为30～100mmHg，反应温度为25～60℃，搅拌反应10～60min后用液氮冷冻回收氚气，离心除去Pd/C，将反应液减压蒸除甲醇，得到4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑粗品，所述4-3H-2-甲基-5-硝基咪唑的结构式如下所示：(3)在配有温度计，搅拌器和导气管的反应容器中配制质量浓度为5:1的甲酸/...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宗辉，潘源虎，黄玲利，周波，谢书宇，陶燕飞，陈冬梅，刘振利，易继亮，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42