РАДИОХИМИЯ, 2020, том 62, № 2, с. 165-168

УДК 547.455:543.544:4547.455.5

СИНТЕЗ МЕЧЕННОЙ ТРИТИЕМ ДЕЗОКСИГЛЮКОЗЫ

И ЕЁ ПРОИЗВОДНОГО

Институт молекулярной генетики РАН, 123182 Москва, пл. акад. Курчатова, д. 2

* e-mail: sidgv@img.ras.ru

Получена 24.12.2018; после доработки 25.03.2019; принята к публикации 26.03.2019

Изучена реакция твердофазного каталитического гетерогенного изотопного обмена 2-дезокси-D-глюкозы

и её производного - О(6)-(4-бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкозы - с тритием. Показано, что прове-

дение реакции твердофазного каталитического изотопного обмена в относительно мягких условиях при

110-120°С дает возможность синтезировать довольно лабильные соединения, меченные тритием, такие

как 2-дезокси-D-глюкоза и О(6)-(4-бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкоза. Молярная радиоактивность

полученных соединений составила 6.1 и 7.9 Ки/ммоль соответственно.

Ключевые слова: тритий, изотопный обмен, 2-дезокси-D-глюкоза, О(6)-(4-бромтиофенил)гуа-

нин-С8-β-D-глюкоза

DOI: 10.31857/S0033831120020100

ВВЕДЕНИЕ

является общим методом введения трития в кар-

богидраты, в частности в гексозы. В работе [3]

Для синтеза меченных тритием

2-дезокси-

приведена методика получения меченной тритием

D-глюкозы и её производного - О(6)-(4-бром-

[6-³H]D-глюкозы (18 Ки/моль) восстановлением

тиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкозы - изучали вли-

1,2-О-изопропилиден-D-глюкуроно-6,3-лактона

яние температуры и катализаторов на выход и мо-

LiB³H₄ (40 Ки/моль) в безводном тетрагидрофура-

лярную радиоактивность в реакции твердофазного

не. Описано получение [3-³H]D-глюкозы восста-

каталитического гетерогенного изотопного обмена

(ТКГИО) с тритием. Ранее нами была изучена ре-

новлением 1,2:5,6-ди-О-изопропилиден-α-D-рибо-

акция ТКГИО с гексозами [1]. Однако для 2-дезок-

гексофурано-3-улозы NaB³H₄ в тетрогидрофуране

сигексоз подобные исследования не проводили.

в течение 3 ч [4]. 2-Дезокси-D-[2-³H]глюкоза была

получена восстановлением D-гликала (1,5-анги-

Большинство работ, посвященных введению

дро-2-дезокси-D-арабиногекс-1-енитола), раство-

трития в гексозы, относится к изучению различных

ренного в 1 мл тритиевой воды (50 мКи) с добав-

реакций в растворе. В работе [2] авторами была

лением 0.05 мл концентрированной серной кисло-

исследована подвижность атомов 1-Н углеводов в

реакциях гетерогенного изотопного обмена в фос-

ты. Удельная активность полученного соединения

фатном и боратном буфере и показано, что она из-

составила 24 мКи/моль. Удельная радиоактив-

меняется в ряду 2-дезокси-D-рибоза > 2-дезокси-

ность гексоз, получаемых этими методами, огра-

D-глюкоза > D-глюкозамин > D-галактозамин >

ничена удельной радиоактивностью источников

D-ксилоза > D-рибозо-5-фосфат > D-ликсоза >

трития - тритиевой воды или боргидрида - и ред-

L-арабиноза >D-рибоза >D-галактоза >D-манноза >

ко достигает величин порядка единиц Ки/ммоль.

D-глюкоза > L-фукоза > L-рамноза > D-глюкозо-6-

Была синтезирована 2-дезокси-D-глюкоза [2,6,6'-

фосфат. Авторы полагают, что различная подвиж-

³H] из производных бромдезоксиглюкозы

[4].

ность атомов 1-Н в углеводах объясняется концен-

Cмесь

2-бромпроизводного D-глюкопиранозида

трацией ациклических форм углеводов в растворе.

и D-маннопиранозида восстанавливали в раство-

Восстановление соответствующих предше-

ре метанола в присутствии палладиевого катали-

ственников тритийсодержащим боргидридом

затора в атмосфере газообразного трития. Затем

165

166

СИДОРОВ, МЯСОЕДОВ

Схема 1.

( )₈

NH₂

полученную смесь восстанавливали KB³H₄ в рас-

ния термической деструкции соединений в со-

творе трет-бутанола. После гидролиза раствором

став твердой фазы вводили инертный носитель -

1 моль/л HCl была получена 2-дезокси-D-глюкоза с

сульфат бария.

очень высокой удельной активностью 50 Ки/ммоль.

Целью настоящей работы являлось изучение

Методика довольно трудоемка, но позволяет до-

ТКГИО с тритием и синтез меченных тритием

стичь высокой степени включения изотопа. С на-

2-дезокси-D-глюкозы и О(6)-(4-бромтиофенил)-

шей точки зрения универсальным способом вве-

гуанин-С8-β-D-глюкозы с высокой молярной ра-

дения трития в карбогидраты является реакция

диоактивностью.

изотопного обмена без растворителя.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Следует отметить, что термическая устойчи-

Структуры исследуемых соединений приведе-

вость дезоксисахаров существенно ниже ана-

ны на схеме 1.

логичной в случае рибопроизводных. О(6)-(4-

бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкоза содержит

Все соединения были коммерческими препа-

атом брома, который в реакции с тритием может

ратами. Применяли катализаторы: А - 10% Pd/

BaSO₄ (Fluka), Б - 5% Pd/BaSO₄(Fluka), В - 5%

быть замещен. Селективное введение трития в

Pd/CaCO₃(Aldrich). В качестве инертного носи-

реакции ТКГИО, не затрагивая другие функцио-

теля использовали сульфат бария (удельная по-

нальные группы, было продемонстрировано в ра-

верхность) 19 м²/г. Подготовка реакционной сме-

ботах [5, 6] при синтезе меченных тритием транс-

си аналогична описанной в работе [1]. Поскольку

зеатина и изопентениладенина соответственно.

О(6)-(4-бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкоза

С учетом этого изучение реакции ТКГИО с три-

(BTG) нерастворима в воде, нанесение проводили

тием проводили в относительно мягких условиях

из спиртового раствора.

в диапазоне температур 100-140°С. Для сниже-

Радиоактивность измеряли на жидкостном

Таблица 1. Влияние катализаторов и температуры на ре-

сцинтилляционном счетчике Triathler (Финляндия),

акциюТКГИО 2-дезокси-D-глюкозы с тритий-протиевой

используя сцинтилляционную жидкость EcoLM

смесью (1 : 500 по объёму). Продолжительность 20 мин

TM (ICN).

Меченая 2-DG

Пластинки после проведения тонкослойной

Номер

молярная

Катализатор

T, °С

выход,

хроматографии опрыскивали сцинтиллятором и

опыта

активность,

просчитывали на сканере по радиоактивности.

Ки/моль

130

Величину R_f рассчитывали по отношению време-

130

7.0

ни детекции «пика» по радиоактивности к вре-

130

7.0

мени сканирования хроматограммы от старта до

120

фронта.

130

Выделение и очистку 2-дезокси-D-глюкозы про-

140

217

водили методом ВЭЖХ на колонке Диасфер-110

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020

СИНТЕЗ МЕЧЕННОЙ ТРИТИЕМ ДЕЗОКСИГЛЮКОЗЫ

167

11 13 15 17 19 21

Время удерживания, мин

Рис. 1. Кривая элюции при выделении меченной три-

тием 2-дезокси-D-глюкозы из реакционной смеси. Ди-

Рис. 2. Анализ чистоты меченной тритием 2-дезок-

асфер-110 аминдиол, 4.6 × 250 мм, подвижная фаза -

си-D-глюкозы. Silufol, трет-бутанол-ацетон-вода-му-

ацетонитрил-вода (80 : 20 по объёму) 1.0 мл/мин.

равьиная кислота (44 : 44 : 11 : 0.3 по объёму).

аминдиол, 4.6×250 мм, подвижная фаза - ацетони-

Синтез меченых препаратов осуществляли в среде

трил-вода (80 : 20 по объёму), 1.0 мл/мин. Время

трития с концентрацией 90-95%.

удерживания - 5.76 мин. Детектором служил про-

Реакция ТКГИО. В стеклянную ампулу объё-

точный рефрактометр LKB-2142. Анализ прово-

мом 5 см³ помещали твердую смесь, состоящую из

дили методом тонкослойной радиохроматографии

носителя, препарата и катализатора. Ампулу при-

на пластинках Silufol в системе растворителей

соединяли к установке для работы с газообразным

трет-бутанол-ацетон-вода-муравьиная кислота

тритием, вакуумировали и вводили газ до давле-

(44 : 44 : 11 : 0.3 по объёму), R_f = 0.44.

ния 300 мм рт.ст. Ампулу термостатировали при

выбранной температуре, охлаждали и удаляли из

Выделение и очистку BTG проводили на колон-

ампулы избыток непрореагировавшего газа, про-

ке Reprosil-Pur C18 AQ 10 мкм, 250 × 10 мм с пред-

дукты реакции смывали водой (этанолом в случае

колонкой 50 × 10 мм., подвижная фаза ацетони-

BTG), отделяли катализатор центрифугировани-

трил-вода (60 : 40 по объёму), 2.0 мл/мин. Время

ем, растворитель отгоняли в вакууме досуха для

удерживания 8.15 мин. Использовали проточный

очистки от лабильного трития, растворяли продук-

УФ детектор с переменной длиной волны Specra-

ты реакции в подвижной фазе и проводили очистку.

Physics 8480, детекция при 282 нм. Анализ прово-

дили методом тонкослойной радиохроматографии

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

на пластинке с целлюлозой-F (Merck) в системе

В табл. 1 приведены результаты изучения вли-

растворителей бутанол-уксусная кислота-вода

яния катализаторов и температуры на реакцию

(2 : 1 : 1 по объёму), R_f = 0.42.

ТКГИО 2-дезокси-D-глюкозы

(2-DG) с трити-

Изучение реакции ТКГИО проводили в сре-

ем. Из данных табл. 1. видно, что при проведе-

де тритий-протиевой смеси (1 : 200 по объёму).

нии реакции в сравнимых условиях (опыты 1, 2,

Таблица 2. Влияние катализаторов и температуры на реакцию ТКГИО О(6)-(4-бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глю-

козы (BTG) с тритий-протиевой смесью (1 : 200 по объёму)

Номер опыта

T, °С (катализатор)

Молярная активность, Ки/моль

Выход, %

Продолжительность, мин

100 (А)

1.4

110 (А)

4.9

120 (А)

2.0

7,3

140 (А)

3.6

3,0

110 (Б)

9.6

110 (Б)

13.5

110 (Б)

120 (Б)

1.6

2,6

110 (В)

12.0

3,1

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020

168

СИДОРОВ, МЯСОЕДОВ

11 13 15 17 19 21

Время удерживания, мин

Рис. 3. Кривая элюции при выделении меченной три-

тием О(6)-(4-бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкозы

Рис. 4. Анализ чистоты меченной тритием О(6)-(4-

из реакционной смеси. Reprosil-Pur C18 AQ 10 мкм,

бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкозы. Целлюлоза-F

250×10 мм с предколонкой 50×10 мм, подвижная фаза -

(Merck). Бутанол-уксусная кислота-вода (2 : 1 : 1 по

ацетонитрил-вода (60 : 40 по объёму), 2.0 мл/мин.

объёму).

3 и 5) наиболее активным является катализатор

(1 : 1) до радиоактивной концентрации 1.0 мКи/мл.

В. Проведение реакции при 120°С позволяет до-

Был получен препарат меченной тритием О(6)-(4-

стичь оптимального соотношения выхода и мо-

бромтиофенил)гуанин-С8-β-D-глюкозы с моляр-

лярной радиоактивности меченной тритием 2-дез-

ной радиоактивностью 7.9 Ки/ммоль. Чистота по-

окси-D-глюкозы.

лученного препарата, определенная методом тон-

В условиях опыта № 4 был проведен пре-

кослойной радиохроматографии, оказалась равной

паративный синтез меченной тритием

2-дез-

более 98% (рис. 4).

окси-D-глюкозы. Кривая элюции при выделении

Таким образом, проведение реакции твердо-

2-дезокси-D-глюкозы из реакционной смеси при-

фазного каталитического изотопного обмена в от-

ведена на рис. 1. Фракции, отвечающие времени

носительно мягких условиях при 110-120°С дало

удерживания 5.76 мин, объединяли, упаривали до-

возможность синтезировать довольно лабильные

суха при 37°С и растворяли в смеси этанол-вода

соединения, меченные тритием, такие как 2-де-

(1 : 1) до радиоактивной концентрации 1.0 мКи/мл.

зокси-D-глюкоза и О(6)-(4-бромтиофенил)гуа-

Был получен препарат меченной тритием 2-де-

нин-С8-β-D-глюкоза. При этом удалось провести

зокси-D-глюкозы с молярной радиоактивностью

реакцию с сохранением атома брома в исходном

6.1 Ки/ммоль. Чистота полученного препарата,

соединении. Молярная радиоактивность получен-

определенная методом тонкослойной радиохрома-

ных соединений оказалась довольно высокой.

тографии, оказалась равной 99.6% (рис. 2).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

В табл. 2 приведены результаты изучения вли-

яния катализаторов и температуры на реакцию

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

ТКГИО BTG с тритием.

интересов.

Из полученных данных видно, что в сравнимых

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

условиях (опыты 8, 11 и 12, 15) наиболее актив-

1. Баитов А.А., Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Радио-

ными являются катализаторы Б и В. Однако выход

химия. 2010. Т. 52, № 5. С. 469.

целевого соединения выше в случае катализатора

2. Акулов Г.П., Снеткова Е.В., Каюмов В.Г., Камин-

Б. Оптимальными были выбраны условия опыта 12.

ский Ю.Л. // Радиохимия. 1987. Т. 29, № 5. С. 666.

Был проведен препаративный синтез мечен-

3. Isbell H.S., Frush H.L., Moyer J.D. // J. Res. Natl. Bur.

Stand. A: Phys. Chem. 1960. Vol. 64A, N 4. P. 359.

ной тритием BTG с высокопроцентным тритием в

4. Deschams J., Rousseau B., Beaucourt J.P. // J. Label.

условиях опыта 12 (табл. 2). Кривая элюции при

Compd. Radiopharm. 1988. Vol. 25, N 11. P. 1281.

выделении меченной тритием BTG из реакцион-

5. Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Радиохимия. 2006.

ной смеси приведена на рис. 3. Препарат, отвеча-

Т. 48, № 5. С. 465.

ющий времени удерживания 8.15 мин, упаривали

6. Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Радиохимия. 2015.

досуха при 37°С и растворяли в смеси этанол-вода

Т. 57, N 1. С. 94.

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020