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特性、合成、および反応を説明する科学です。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。テクネチウム化学の研究は、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組み合わせて行われることが多いです。^[3]

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）の臨床使用における放射性医薬品のうち、化合物の大部分は^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、灌流剤と見なされています。第2世代はペプチドベースの標的部分を持っています。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できる有機テクネチウム化合物を特徴としています。^{[6] [7] [8]}

放射性医薬品の画像診断に使用されるテクネチウム化合物の大部分は、無機配位錯体です。臨床で使用されている「古典的な」有機金属有機テクネチウム化合物は数多くあり、特に炭素-テクネチウム結合を含んでいます。これらの有機テクネチウム化合物は、テクネチウムトリカルボニル化合物やテクネチウムシクロペンタジエニル化合物としてよく知られています。

臨床使用における最も著名な放射性医薬品化合物の1つは、Cardiolie® ^（99m Tc-セスタミビとも呼ばれる）である。この有機テクネチウム化合物は、心筋イメージングに応用されている。d ⁶ 電子配置は、その低酸化状態のために非常に安定している。^{[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る。 ^[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ある。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する。^[11]

放射性^{99m Tc は、 99} Mo/ ^99m Tc ジェネレーターから希釈水溶液の過テクネチウム酸塩の形で得られます。過テクネチウム酸塩は、その後テクネチウム酸塩錯体への合成のためのより有用なカルボニルおよび水和物前駆体にすることができます。

出発物質である放射性金属は、分離方法により水溶液中で最も入手可能であるため、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。

^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塩または過レニウム酸塩から始まります。アクアトリカルボニル前駆体は、Tc および Re 錯体を得るのに役立ちます。これらの金属は d ⁶低スピン電子配置を持ち、高い運動安定性と非常に安定した MC 結合を提供します。その結果、3 つの CO リガンドは常に配位したままになり、リガンドは 3 つの水分子を容易に置換します。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しています。

有機金属化合物の合成の一般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、反応は静脈から体内に注入できる生理食塩水溶液で行う必要があります。

二重配位子移動（DLT）反応は、有機テクネチウム/有機レニウム錯体の合成のためにマーティン・ウェンゼルによって開発されました。^{[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ことを特徴としています。この反応はカ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、放射性医薬品の合成におけるこの方法の有用性は、}有機溶媒の使用によって制限されます。

このメカニズムは環の滑りによって進行すると提案されています。まず、CrCl ₃および/または Cr(CO) ₆による過テクネチウム酸塩/過レニウム酸塩の還元とカルボニル化により、6 配位中間体が形成されます。その後、環の滑りを起こした架橋中間体を介して置換フェロセンと反応し、生成物が得られます。フェロセンの η ⁵ - η ^{3環の滑りの}遷移状態の安定化により、より電子不足の環の移動が促進されます。

^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、アルベルト研究室によって金属媒介}レトロディールスアルダー法を用いて有機テクネチウム錯体を合成することで報告された。 ^[14]

段階的に、カルボキシレートは最初に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）。[ 99m Tc(CO) 3 ] + とシクロペンタジエンの間に強い電子相互作用があるため、反応は熱 ^力学的_に進行^します。

生成物 2 の形成の原動力としての{(η ^{5 -Cp)Tc} の好ましい形成は、シクロペンタジエンの前駆体としてディールス・アダー二量体 (HCp-COOH)} ₂ (ティール酸) の使用を促した。 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 が定量的に形成された。 遊離 HCp-COOH は観察されなかったため、in situ 逆ディールス・アダー反応とそれに続く経路 A への進入は除外された。

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環上のさまざまなR基へのアクセスを可能にします。

^{Alberto 研究室による水性媒体中の99m} Tc および Re 錯体の合成のためのこのレトロな Diels-Alder 法の開発により、ピアノスツールのような錯体による生体分子の標識が可能になりました。これにより、新しい放射性医薬品の開発が可能になります。

テクネチウムはオスミウムと似た反応を示すことが分かっています。シスジヒドロキシル化を触媒することができます。