Пертехнетат
Химическое соединение или ион
Структура иона технетата(VII)

Ион пертехнетата ( / p ər ˈ t ɛ k n ə t eɪ t / ) [1] представляет собой оксианион с химической формулой TcO−
4. Он часто используется как удобный водорастворимый источник изотопов радиоактивного элемента технеция (Tc). В частности, он используется для переноса изотопа 99m Tc (период полураспада 6 часов), который обычно используется в ядерной медицине в нескольких процедурах ядерного сканирования.

Пертехнетат плохо гидратируется в виде кластеров [TcO 4 (H 2 O) n ] - и [TcO 4 (H 2 O) nm ] - [H 3 O] + m (n = 1–50, m = 1–4), что было продемонстрировано моделированием с помощью DFT. Первая гидратная оболочка TcO 4 - асимметрична и содержит не более 7 молекул воды. Только три из четырех атомов кислорода TcO 4 - образуют водородные связи с молекулами воды. [2]

Соль технетата (VII) — это соединение , содержащее этот ион. Соединения пертехнетата — это соли технетической (VII) кислоты . Пертехнетат аналогичен перманганату, но обладает слабой окислительной способностью. Пертехнетат обладает более высокой окислительной способностью, чем перренат. [3]

Понимание пертехнетата важно для понимания загрязнения технецием окружающей среды и управления ядерными отходами . [3]

Химия

ТсО−
4является исходным материалом для большинства химических процессов технеция. Соли пертехнетата обычно бесцветны. [4] TcO−
4производится путем окисления технеция азотной кислотой или перекисью водорода. Пертехнетат-анион похож на перманганат -анион, но является более слабым окислителем . Он тетраэдрический и диамагнитный. Стандартный электродный потенциал для TcO−
4/ ТсО
2составляет всего +0,738 В в кислом растворе по сравнению с +1,695 В для MnO−
4/ МnО
2[5] Из -за своей пониженной окислительной способности TcO−
4стабилен в щелочном растворе. TcO−
4больше похож на ReO−
4. В зависимости от восстановителя TcO−
4может быть преобразован в производные, содержащие Tc(VI), Tc(V) и Tc(IV). [6] При отсутствии сильных комплексообразующих лигандов TcO−
4восстанавливается до степени окисления +4 через образование TcO
2гидрат. [5]

Некоторые металлы, такие как актиниды [7] , барий, скандий, иттрий [8] или цирконий [9], могут образовывать комплексные соли с пертехнетатом, тем самым сильно влияя на его поведение при экстракции жидкость-жидкость. [10]

Подготовка99мТсО4−

99м
Тс
легко доступен в высокой радионуклидной чистоте из молибдена -99, который распадается с вероятностью 87% на99м
Тс
. Последующий распад99м
Тс
приводит либо к99
Тс
или99
Ру
.99
Мо
может быть получен в ядерном реакторе путем облучения либо молибдена-98, либо молибдена природного происхождения тепловыми нейтронами, но в настоящее время этот метод не используется. В настоящее время,99
Мо
восстанавливается как продукт реакции ядерного деления235
U , [11] отделен от других продуктов деления с помощью многоступенчатого процесса и загружен в колонку из оксида алюминия, которая образует ядро99
Мо
/99м
Тс
Радиоизотопный генератор.

Как99
Мо
непрерывно распадается на99м
Тс
,99м
Тс
можно периодически удалять (обычно ежедневно) путем промывки физиологического раствора (0,15 М NaCl в воде) через колонку с оксидом алюминия: чем выше заряд99
Мо
О2−
4удерживается в колонне, где он продолжает подвергаться радиоактивному распаду, в то время как полезный в медицинском отношении радиоизотоп99м
Тс
О−
4элюируется в солевом растворе. Элюат из колонки должен быть стерильным и апирогенным, чтобы препарат Tc можно было использовать напрямую, обычно в течение 12 часов после элюирования. [5] В некоторых случаях можно использовать сублимацию или экстракцию растворителем.

Примеры

  • Комплекс, способный проникать через гематоэнцефалический барьер, образуется при восстановлении99м
    Тс
    О−
    4    с оловом(II) в присутствии лиганда оксима гексаметилпропиленамина (HMPAO) с образованием TcO- D,L -HMPAO .
  • Комплекс, который используется для визуализации легких, Tc-MAA , генерируется путем восстановления99м
    Тс
    О−
    4    с SnCl
    2    в присутствии человеческого сывороточного альбумина.
  • [99м
    Тс
    (OH2)3(CO)3]+     , который стабилен как в воде, так и на воздухе, образуется путем восстановления99м
    Тс
    О−
    4    с оксидом углерода. Это соединение является предшественником комплексов, которые могут быть использованы в диагностике и терапии рака, включающих предварительное нацеливание ДНК-ДНК. [12]

Соединения

Формулаимякристаллическая структураРазмеры ячейки (Å)Объем элементарной ячейки (Å 3 )замечанияссылки
LiTCO4​пертехнетат лития[3]
LiTcO4 · 2H2O​​дигидрат пертехнетата лития[3]
LiTcO4 · 3H2O​​тригидрат пертехнетата литияP t 3 / mc[3]
NaTcO4​пертехнетат натриячетырехугольныйа = 5,342, с = 1,874338.91поглощает воду из атмосферы[3]
NaTcO4 · H2O​​моногидрат пертехнетата натрия[3]
NaTcO4 · 2H2O​​дигидрат пертехнетата натрия[3]
NaTcO4 · 4H2O​​тетрагидрат пертехнетата натрия[3]
КТcO 4пертехнетат калиячетырехугольныйа = 5,647, с = 12,91411.73используется для приготовления радиофармацевтических препаратов[3]
РбТКО 4пертехнетат рубидиячетырехугольныйа = 5,762, с =13,543449,65[3]
α- CsTcO4α-цезий пертехнетатчетырехугольныйа = 5,898, с = 14,38нестабилен при температурах >470К[3]
β- CsTcO4β-цезий пертехнетаторторомбическийа = 5,737, б = 5,92, в = 14,341486.38[3]
TlTcO4​пертехнетат таллияорторомбический[3]
TlTcO4​пертехнетат таллиячетырехугольный[3]
NH4TcO4​​​пертехнетат аммониячетырехугольныйтехнеций может поставляться в такой форме[3]
AgTcO4​пертехнетат серебрачетырехугольный[3]

Реакции

  • Радиолиз TcO−
    4    в нитратных растворах протекает через восстановление до TcO2−
    4    что вызывает сложные процессы диспропорционирования:
ТсО 4 − + е − ⟶ ТсО 4 2 − 2 ТсО 4 2 − ⟶ ТсО 4 − + Тс В 2 Тс В ⟶ ТсО 4 2 − + Тс IV Тс В + ТсО 4 2 − ⟶ Тс IV + ТсО 4 − {\displaystyle {\begin{array}{l}{\ce {{TcO4^{-}}+{e^{-}}->TcO4^{2}-}}\\{\ce {2TcO4^{ 2-}->{TcO4^{-}}+Tc^{V}}}\\{\ce {2Tc^{V}->{TcO4^{2-}}+Tc^{IV}}}\ \{\ce {{Tc^{V}}+TcO4^{2-}->{Tc^{IV}}+TcO4-}}\end{array}}}
  • Пертехнетат может быть восстановлен с помощью H 2 S с образованием Tc 2 S 7 . [13]
  • Пертехнетат также восстанавливается до соединений Tc(IV/V) в щелочных растворах в резервуарах с ядерными отходами без добавления каталитических металлов, восстановителей или внешнего облучения. Реакции моно- и дисахаридов с 99m TcO−
    4    дают соединения Tc(IV), которые растворимы в воде. [14]

Использует

Фармацевтическое использование

Период полураспада99м
Тс
достаточно длинна, чтобы можно было провести маркировку синтеза радиофармацевтических и сцинтиграфических измерений без значительной потери радиоактивности. [5] Энергия, испускаемая из99м
Тс
составляет 140 кэВ, что позволяет изучать глубокие органы тела. Радиофармпрепараты не имеют предполагаемого фармакологического эффекта и используются в очень низких концентрациях. Радиофармпрепараты, содержащие99м
Тс
в настоящее время применяются для определения морфологии органов, тестирования функций органов, а также сцинтиграфической и эмиссионной томографической визуализации. Гамма-излучение, испускаемое радионуклидом, позволяет визуализировать органы in vivo томографически. В настоящее время более 80% радиофармацевтических препаратов, используемых в клинической практике, маркируются99м
Тс
Большинство радиофармпрепаратов маркированы99м
Тс
синтезируются путем восстановления иона пертехнетата в присутствии лигандов, выбранных для придания органной специфичности препарату. Полученный99м
Тс
Затем соединение вводится в тело, и «гамма-камера» фокусируется на секциях или плоскостях, чтобы получить изображение пространственного распределения99м
Тс
.

Специальные приложения для обработки изображений

99м
Тс
используется в основном при изучении щитовидной железы — ее морфологии, васкуляризации и функции. TcO−
4и йодид , из-за их сопоставимого отношения заряда к радиусу, аналогичным образом включаются в щитовидную железу. Ион пертехнетата не включается в тиреоглобулин . Он также используется при изучении перфузии крови, регионального накопления и церебральных поражений в мозге, поскольку он накапливается в основном в сосудистых сплетениях .

Соли пертехнетата, такие как пертехнетат натрия, не могут проходить через гематоэнцефалический барьер . Помимо слюнных и щитовидной желез,99м
Тс
О−
4локализуется в желудке.99м
Тс
О−
4выводится почками в течение первых трех дней после инъекции. После сканирования пациенту рекомендуется пить большое количество воды, чтобы ускорить выведение радионуклида. [15] Другие методы99м
Тс
О−
4Введение включает внутрибрюшинное, внутримышечное, подкожное, а также пероральное. Поведение99м
Тс
О−
4ион по сути одинаков, с небольшими различиями из-за разницы в скорости абсорбции, независимо от способа введения. [16]

Синтез99мТсО4−радиофармацевтические препараты

99м
Тс
О−
4выгодно для синтеза различных радиофармацевтических препаратов, поскольку Tc может принимать ряд степеней окисления. [5] Степень окисления и колиганды определяют специфичность радиофармацевтического препарата. Исходный материал Na[99м
Тс
О
4] , доступный после элюирования из генераторной колонки, как упоминалось выше, может быть восстановлен в присутствии комплексообразующих лигандов. Можно использовать много различных восстановителей, но восстановители переходных металлов избегают, поскольку они конкурируют с99м
Тс
для лигандов. Оксалаты , формиаты , гидроксиламин и гидразин также избегают, поскольку они образуют комплексы с технецием. Электрохимическое восстановление нецелесообразно.

В идеале синтез желаемого радиофармпрепарата из99м
Тс
О−
4, восстановитель и желаемые лиганды должны находиться в одном контейнере после элюирования, а реакция должна проводиться в растворителе, который можно вводить внутривенно, например, в физиологическом растворе. Доступны наборы, содержащие восстановитель, обычно олово(II), и лиганды. Эти наборы стерильны, апирогенны, легко покупаются и могут храниться в течение длительного времени. Реакция с99м
Тс
О−
4происходит непосредственно после элюирования из колонки генератора и незадолго до предполагаемого использования. Высокая органная специфичность важна, поскольку введенная активность должна накапливаться в исследуемом органе, поскольку должно быть высокое отношение активности целевого органа к нецелевым органам. Если в органах, смежных с исследуемым, наблюдается высокая активность, изображение целевого органа может быть затемнено. Кроме того, высокая органная специфичность позволяет снизить введенную активность и, следовательно, воздействие радиации на пациента. Радиофармпрепарат должен быть кинетически инертным, то есть он не должен химически изменяться in vivo по пути к целевому органу.

Как99мноситель ТС

Генератор технеция -99m обеспечивает пертехнетат, содержащий короткоживущий изотоп 99m Tc для медицинских целей. Это соединение генерируется непосредственно из молибдата, удерживаемого на оксиде алюминия в генераторе (подробности см. в этой теме).

В ядерной медицине

Пертехнетат имеет широкий спектр применения в диагностической ядерной медицине . Поскольку технетат(VII) может заменять йод в канале симпортера Na/I (NIS) в фолликулярных клетках щитовидной железы , ингибируя поглощение йода фолликулярными клетками, 99m Tc-пертехнетат может использоваться в качестве альтернативы 123 I при визуализации щитовидной железы, хотя он специально измеряет поглощение, а не органификацию. [17] Он также исторически использовался для оценки перекрута яичек , хотя в современной практике чаще используется ультразвук , поскольку он не доставляет дозу облучения к яичкам . Он также используется для маркировки аутологичных эритроцитов для сканирования MUGA для оценки сердечной функции левого желудочка, локализации желудочно-кишечного кровотечения перед эмболизацией или хирургическим лечением, а также в поврежденных эритроцитах для обнаружения эктопической селезеночной ткани.

Он активно накапливается и секретируется мукоидными клетками слизистой оболочки желудка [18] , и поэтому технетат (VII), радиоактивно меченый технецием-99m, вводится в организм при поиске эктопической желудочной ткани, как это обнаруживается в дивертикуле Меккеля при сканировании Меккеля. [19]

Нерадиоактивное использование

Все соли технеция слабо радиоактивны, но некоторые из них исследовали использование элемента из-за его химических свойств. В этих применениях его радиоактивность случайна, и, как правило, используются наименее радиоактивные (самые долгоживущие) изотопы Tc. В частности, 99 Tc (период полураспада 211 000 лет) используется в исследованиях коррозии, поскольку он является продуктом распада легко получаемого коммерческого изотопа 99m Tc. [3] Растворы технетата (VII) реагируют с поверхностью железа , образуя диоксид технеция, таким образом, он может действовать как анодный ингибитор коррозии . [20]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "пертехнетат". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster.
  2. ^ Устынюк, Юрий А.; Глориозов Игорь П.; Жохова Нелли И.; Герман Константин Евгеньевич; Калмыков, Степан Н. (ноябрь 2021 г.). «Гидратация пертехнетат-аниона. Исследование DFT». Журнал молекулярных жидкостей . 342 : 117404. doi : 10.1016/j.molliq.2021.117404. ISSN  0167-7322.
  3. ^ abcdefghijklmnopqr Уивер, Джейми; Содерквист, Чак З.; Уоштон, Нэнси М.; Липтон, Эндрю С.; Гассман, Пол Л.; Лукенс, Уэйн В.; Кругер, Альберт А.; Уолл, Натали А.; Макклой, Джон С. (21 февраля 2017 г.). «Химические тенденции в твердых щелочных пертехнетатах». Неорганическая химия . 56 (5): 2533–2544. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02694 . PMID  28221786.
  4. ^ Уэллс, А.Ф.; Структурная неорганическая химия; Clarendon Press: Оксфорд, Великобритания; 1984; стр. 1050.
  5. ^ abcde Schwochau, K. (1994). "Технеций радиофармацевтические препараты - основы, синтез, структура и разработка". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33 (22): 2258–2267. doi :10.1002/anie.199422581.
  6. ^ Британская энциклопедия: Технеций
  7. ^ Федоссеев, AM; Буданцева, NA; Григорьев, MS; Герман, KE; Крупа, J.-C. (2003-03-01). "Синтез и свойства пертехнетатов нептуния(VI,V) и плутония(VI)". Radiochimica Acta . 91 (3): 147–152. doi :10.1524/ract.91.3.147.19976. ISSN  2193-3405.
  8. ^ Струб, Эрик; Грёдлер, Деннис; Заратти, Даниэле; Йонг, Кларенс; Дюннебир, Лиза; Баженова, Соня; Рока Юнгфер, Максимилиан; Брюгст, Мартин; Зегке, Маркус (8 мая 2024 г.). «Пертехнетаты - структурное исследование периодической таблицы». Химия – Европейский журнал . 30 (26). дои : 10.1002/chem.202400131 . ISSN  0947-6539.
  9. ^ Шохель, Мохаммад; Бустос, Дженна; Роузборо, Александр; Найман, Мэй (28.12.2023). «Димеры Zr/Hf-дигидроксида с пертехнетатом/перренатом: выяснение совместной подвижности Zr−TcO 4 в ядерном топливном цикле». Химия – Европейский журнал . doi : 10.1002/chem.202303218. ISSN  0947-6539.
  10. ^ Шохель, Мохаммад; Бустос, Дженна; Роузборо, Александр; Найман, Мэй (2024-02-16). «Димеры Zr/Hf-дигидроксида с пертехнетатом/перренатом: выяснение совместной подвижности Zr−TcO 4 в ядерном топливном цикле». Химия – Европейский журнал . 30 (10). doi :10.1002/chem.202303218. ISSN  0947-6539.
  11. ^ Бисли, ТМ, Палмер, Х.Е. и Нелп, У.Б. (1966). «Распределение и выделение технеция у людей». Health Physics . 12 (10): 1425–1435. doi :10.1097/00004032-196610000-00004. PMID  5972440.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Р. Альберто, Р. Шибли, А. Эгли, А. П. Шубигер, У. Абрам и Т. А. Каден (1998). «Новый металлоорганический аквакомплекс технеция для маркировки биомолекул: синтез [99м
    Тс
    (ОЙ
    2    )
    3    (Колорадо)
    3    ]+
    от [99м
    Тс
    О
    4    ]−
    в водном растворе и его реакция с бифункциональным лигандом». J. Am. Chem. Soc. 120 (31): 7987–7988. doi :10.1021/ja980745t.    {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Эмелеус, Х. Дж.; Шарп, А. Г. (1968). Достижения в неорганической химии и радиохимии, том 11. Academic Press. стр. 26. ISBN 978-0-08-057860-6.
  14. ^ DE Berning, NC Schroeder и RM Chamberlin (2005). «Автовосстановление пертехнетата в водных щелочных растворах». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 263 (3): 613–618. doi :10.1007/s10967-005-0632-x. S2CID  95071892.
  15. ^ Шукла, SK, Манни, GB и Чиприани, C. (1977). «Поведение иона пертехнетата у людей». Журнал хроматографии B. 143 ( 5): 522–526. doi :10.1016/S0378-4347(00)81799-5. PMID  893641.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Раззак, МА; Нагиб, М.; Эль-Гархи, М. (1967). «Судьба пертехнетата натрия-технеция-99m». Журнал ядерной медицины . 8 (1): 50–59. PMID  6019138.
  17. ^ Ryo, UY; Vaidya, PV; Schneider, AB; Bekerman, C; Pinsky, SM (1983). «Агенты визуализации щитовидной железы: сравнение I-123 и пертехнетата Tc-99m». Radiology . 148 (3): 819–822. doi :10.1148/radiology.148.3.6308711. PMID  6308711.
  18. ^ Ядерная визуализация дивертикула Меккеля: иллюстрированное эссе о подводных камнях Архивировано 17 января 2012 г. в Wayback Machine S. Huynh, MD, R. Amin, MD, B. Barron, MD, R. Dhekne, MD, P. Nicholasidis, MD, L. Lamki, MD. Медицинская школа Техасского университета в Хьюстоне и Мемориальный медицинский центр Германа (TMC), Епископальная больница Св. Луки и Детская больница Техаса, Хьюстон, Техас. Последнее изменение 5 сентября 2007 г.
  19. ^ Даймонд, Роберт; Ротштейн, Робин; Алави, Аббас (1991). «Роль визуализации с использованием циметидина и технеция 99m-пертехнетата для визуализации дивертикула Меккеля» (PDF) . Журнал ядерной медицины . 32 (7): 1422–1424. PMID  1648609.
  20. ^ Картледж, GH (1973). «Двадцатилетнее ингибирование коррозии пертехнетат-ионом». Коррозия . 29 (9): 361–362. doi :10.5006/0010-9312-29.9.361.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pertechnetate&oldid=1229883957"