一种１８Ｏ－硝酸的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种↑［１８］Ｏ－硝酸的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：（１）将硝酸原料与氧－１８水在反应釜中进行氧同位素的交换反应，温度控制在５０～８０℃，整个反应釜保持密闭状态，反应时间控制在１～１０天；（２）在反应后的溶液中通入氨气中和，减压蒸馏除去丰度已经降低的氧－１８水，在反应釜中得到↑［１８］Ｏ－硝酸铵晶体；（３）在反应釜中加入过量的酸，充分溶解反应釜中的↑［１８］Ｏ－硝酸铵晶体，重新生成↑［１８］Ｏ－硝酸，再进行减压蒸馏，将生成的↑［１８］Ｏ－硝酸蒸入液氮冷阱中，从而得到↑［１８］Ｏ－硝酸产品。与现有技术相比，本发明专利技术具有工艺简单、易操作、能耗少、产品纯度高、↑［１８］Ｏ损失少等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稳定性同位素氧-18标记化合物的制备方法，尤其是涉及一种 180-硝酸的制备方法。
技术介绍
自然界中氧(O)元素有三种稳定性同位素160、 "0、 180，质量数分别为 16、 17、 18，天然丰度分别为99.76%、 0.036%、 0.204%，且均无放射性，都是稳 定性同位素。氧-18作为一种稳定性同位素，它的应用主要是利用同位素物理和化 学性质相近的性质，即"同位素示踪技术"，如应用于生物体代谢、药物合成步骤 控制、环境科学和水文地质学、化学链特性和化学反应机理、核医学诊断等方面的 研究。根据不同的需要，氧-18同位素可以合成不同的标记化合物。例如由氢与氧-18 同位素结合的产物称重氧(180)水，也称为氧-18水，分子式为H2180，分子量为 20.0，其化学性质与普通水(H2160)完全相同，重氧(180)水作为核医学诊断试 剂广泛应用于核医学诊断
，尤其是核医学显像技术PET (正电子发射计算 机断层显像技术)的快速发展，导致作为核医学诊断试剂重氧水用量大增。硝酸(HN03)是一种重要的化工原料，在工业上和实验室中都很常用的酸。 作为硝酸盐和硝酸酯的必需原料，硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥，如 硝酸铵、硝酸钾等，硝酸与氨作用生成硝酸铵，它也是一种化肥，含氮量比 硫酸铵高，对于各种土壤都有较高的肥效。将氧-18同位素标记至180-硝酸 (HN1803)，可以制成多种标记化合物，尤其是制成硝酸铵、硝酸钾等化学肥料， 对于研究植物特别是农作物的代谢研究和植物合成碳水化合物及蛋白质的机理具 有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、易操作、能耗少、产品纯度高、180损失少的180-硝酸的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现 一种180-硝酸的制备方法，其特 征在于，该制备方法具体包括以下步骤(1) 将硝酸原料与氧-18水在反应釜中进行氧同位素的交换反应，温度控制 在50 8(TC，整个反应釜保持密闭状态，反应时间控制在1 10天，硝酸与氧-18水的摩尔配比在i : 3 1 : 20;(2) 在反应后的溶液中通入氨气中和，减压蒸馏除去丰度已经降低的氧-18 水，压力控制在50 200mmHg，温度控制在40 70°C ，在反应釜中得到180-硝酸 铵晶体；(3) 在反应釜中加入过量的酸，充分溶解反应釜中的180-硝酸铵晶体，重新 生成180-硝酸，再进行减压蒸馏，压力控制在50 200mmHg，温度控制在40 70 °C，将生成的180-硝酸蒸入液氮冷阱中，从而得到180-硝酸产品。所述的硝酸原料的180的原子百分数为0.2% 98%。所述的硝酸原料是180为天然丰度的或者是经过氧同位素交换反应后的180-硝酸产品。所述的氧-18水的180的原子百分数>98%。所述的步骤(3)中的酸选自硫酸、盐酸、三氟乙酸、甲磺酸、苯甲酸中的一种。所述的180-硝酸产品与氧-18水重复上述步骤(1) - (3)，得到高丰度的180-硝酸产品。所述的180-硝酸产品的180的原子百分数为10% 98%。与现有技术相比，本专利技术将天然丰度的硝酸与氧-18水在反应釜中进行同位素 交换反应，最终可以得到高丰度的180-硝酸产品。本专利技术工艺简单、易操作、能耗 少、产品纯度高、180损失少。附图说明图1为制备180-硝酸的装置示意图。图中1-恒温加热釜，2-反应釜，3-温度计，4-真空缓冲管，5-冷阱，6-液氮冷阱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示是制备180-硝酸的装置示意图。先将一定量氧-18水(180丰度> 98%)放入反应釜2中，再缓慢加入一定量的硝酸，反应釜2为三口烧瓶，其中中 间口设有温度计3测量反应釜2的温度，左边口设有真空缓冲管4，右边口设有冷 阱5，冷阱5连接液氮冷阱6。通过恒温加热釜1将温度控制在50 8(TC并保持整 个反应釜2的密闭状态，在此条件下让硝酸和氧-18水在反应釜2中进行氧同位素 的交换反应，反应时间控制在1 10天，硝酸与氧-18水的摩尔配比在1 : 3 1 : 20，反应时间和摩尔配比可以根据硝酸中180丰度进行调整，如果硝酸中180丰度 较高可以减少反应时间并减小硝酸与氧-18水的摩尔配比。为了跟踪交换反应的进 程，可在反应过程中取少量样品用氨气中和、蒸发，再用酸转化成硝酸，加入苯甲 醚的二氯甲垸溶液，利用质谱分析4-(硝基-1802)苯甲醚，即可知硝酸中180的丰 度。反应后的溶液中通入过量氨气中和，减压蒸馏除去氧-18水，压力控制在50 200mmHg，温度控制在40 70°C，直至反应釜中得到白色的180-硝酸铵晶体。在 反应釜中再加入过量的酸，充分溶解反应釜中的180-硝酸铵晶体，重新生成180-硝酸，再进行减压蒸馏，压力控制在50 200mmHg，温度控制在40 70°C ，将生 成的180-硝酸蒸入液氮冷阱中，在液氮冷阱中可以得到180-硝酸产品。将得到180-硝酸产品可以与氧-18水(180丰度>98%)重复以上过程，从而得到高丰度的180-硝酸产品。本专利技术的反应方程式为HN03+H2180=HN1803+H20HN1803+NH3=NH4N1803NH4N1803+H*R=HN1803+NH4*R实施例1将18o丰度为0.2%的硝酸2mol与氧-18水25mol (180丰度为98.5%)在反应釜中进行氧同位素的交换反应，温度控制在70°C，整个反应釜保持密闭状态，反 应时间为10天。在反应后的溶液中通入过量的氨气中和，减压蒸馏除去氧-18水， 压力控制在80mmHg，温度控制在40 42°C ，在反应釜中得到180-硝酸铵晶体。 在反应釜中加入过量的甲磺酸，充分溶解反应釜中的180 -硝酸铵晶体，重新生成180 -硝酸，再进行减压蒸馏，压力控制在80mmHg，温度控制在40 42°C，将生 成的180 -硝酸蒸入液氮冷阱中，从而得到180丰度为16%180-硝酸产品0.8mol。 实施例2将180丰度为39%的硝酸1.2mol与氧-18水lOmol (180丰度为98.5%)在反 应釜中进行氧同位素的交换反应，温度控制在70°C，整个反应釜保持密闭状态， 反应时间为6天。在反应后的溶液中通入过量的氨气中和，减压蒸馏除去氧-18水， 压力控制在100mmHg，温度控制在48 52°C，在反应釜中得到180-硝酸铵晶体。 在反应釜中加入过量的盐酸，充分溶解反应釜中的180-硝酸铵晶体，重新生成180 -石肖酸，再进行减压蒸馏，压力控制在100mmHg，温度控制在48 52°C，将生成 的180 -硝酸蒸入液氮冷阱中，从而得到180丰度为76%180-硝酸产品0.6mol。实施例3一种180-硝酸的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤(1) 将经过同位素交换反应后的180-硝酸原料与180丰度>98%的氧-18水在 反应釜中进行氧同位素的交换反应，所述的180-硝酸原料的180丰度的原子百分数 为98%，温度控制在5(TC，整个反应釜保持密闭状态，反应时间控制在10天，硝 酸与氧-18水的摩尔配比在1 : 20;(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种↑［１８］Ｏ－硝酸的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：　（１）将硝酸原料与氧－１８水在反应釜中进行氧同位素的交换反应，温度控制在５０～８０℃，整个反应釜保持密闭状态，反应时间控制在１～１０天，硝酸与氧－１８水的摩尔配比在１∶３～１∶２０；　（２）在反应后的溶液中通入氨气中和，减压蒸馏除去丰度已经降低的氧－１８水，压力控制在５０～２００ｍｍＨｇ，温度控制在４０～７０℃，在反应釜中得到↑［１８］Ｏ－硝酸铵晶体；　（３）在反应釜中加入过量的酸，充分溶解反应釜中的↑［１８］Ｏ－硝酸铵晶体，重新生成↑［１８］Ｏ－硝酸，再进行减压蒸馏，压力控制在５０～２００ｍｍＨｇ，温度控制在４０～７０℃，将生成的↑［１８］Ｏ－硝酸蒸入液氮冷阱中，从而得到↑［１８］Ｏ－硝酸产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦川江，张丽雅，周建跃，肖斌，姜永悦，李猷，刘严，
申请(专利权)人：上海化工研究院，上海联泓同位素科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]