一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法 |
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| 申请号 | CN201610928559.X | 申请日 | 2016-10-31 | 公开(公告)号 | CN106542982A | 公开(公告)日 | 2017-03-29 |
| 申请人 | 上海化工研究院; | 发明人 | 王雪婷; 王伟; 杜晓宁; 卢伟京; 侯捷; 雷雯; 岳韩笑; 徐建飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种稳定同位素氘标记丙 酮 的制备方法，利用稳定同位素标记重 水 为同位素原料，在 碱 性催化剂作用下反应一定时间，与天然丰度丙酮进行氢-氘交换，纯化后得到稳定同位素D标记丙酮。与现有氘标记丙酮的合成技术相比，该方法具有反应条件温和、交换次数少、同位素利用率高的优点，本发明制备的稳定同位素D标记丙酮经分离纯化后，化学纯度达99％以上，同位素丰度达99.5atom％D以上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，其特征在于，该方法利用稳定同位素标记重水为同位素原料，在碱性催化剂作用下反应一定时间，与天然丰度丙酮进行氢-氘交换，纯化后得到稳定同位素D标记丙酮。 |
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| 说明书全文 | 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法技术领域[0001] 本发明属于稳定同位素标记化合物合成领域，尤其是涉及一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法。 背景技术[0002] 稳定同位素及其标记化合物作为一种独特的新兴材料，与放射性同位素相比，其具有性质稳定、操作简便、不需要特殊防护等优点，作为一类具有高技术含量和高附加值的商品，自上世纪70年代以来广泛应用于农业、食品安全、生命科学、环境、临床医学、药学等领域。氘代丙酮作为核磁检测技术的常用试剂，以及稳定同位素氘标记试剂合成过程中的基础原料，已被广泛的应用于科研领域。 [0003] 氘代丙酮的主要制备方法为丙酮与重水的多次H/D交换。目前传统的氘代丙酮制备技术是以干燥的碳酸钾为催化剂，反应后蒸馏分离并截取95℃的馏分，添加新鲜的重水进行多次交换，进行了21次氢氘交换后，丙酮中氘原子的同位素丰度达99.3atom％D。该过程操作繁琐，除了多次分离时所造成的损失，更容易中途失败，造成原料的大量浪费，对人员的技术和操作水平要求也非常高，从而很难推广。在对丙酮与重水氢-氘交换催化剂的实验研究中发现，在该反应体系中使用的天然丰度的磷酸、盐酸、醋酸等无机酸时，会造成无机酸中的H原子取代产物上的氘原子，造成同位素利用率的降低。且文献中对于丙酮的H/D交换反应过程中的反应温度等基础条件也未见报道。国内也尚未检索到有关稳定同位素D标记丙酮的合成方法的专利报道。 发明内容[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0006] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，利用稳定同位素标记重水为同位素原料，在碱性催化剂作用下反应一定时间，与天然丰度丙酮进行氢-氘交换，纯化后得到稳定同位素D标记丙酮，具体采用以下步骤： [0007] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂和重水，使碱性催化剂保持在一定的摩尔浓度范围，然后升温至一定反应温度，搅拌状态下，加入丙酮，保温反应3～12小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行3-15次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 [0008] 所述的重水为氘同位素丰度为99.5atom％D～99.9atom％D的重水。 [0010] 作为优选的实施方案，采用的碱性催化剂为氘氧化钠、亚硫酸钠、醋酸钠或碳酸钠中的一种。 [0011] 所述的碱性催化剂的浓度为0.05mol/L～0.1mol/L。 [0012] 所述的重水与丙酮的摩尔比为3∶1～25∶1。 [0013] 所述的反应温度为20℃～60℃，反应温度低于20℃，丙酮与重水的氢氘交换反应速度慢，效率较低；当反应温度超过60℃时，丙酮会发生烯醇化，并且会聚合生成絮装沉淀，使产品丰度稀释、产量降低。 [0014] 相对于传统催化剂碳酸钾而言，碳酸钠等催化剂在催化效果和便宜易得方面有着明显的优势，同时也易于干燥，反应过程中不会引入造成同位素丰度稀释的活泼氢，与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0015] (1)本发明中所用的氘氧化钠、亚硫酸钠、醋酸钠、碳酸钠相对于传统的催化剂碳酸钾来说有明显的催化优势，由于钠离子半径较小，有效核电荷稍高，因此钠盐比钾盐更容易与重水结合，使其中的氘元素参与反应； [0016] (2)本发明操作过程简单，反应条件温和，适用于稳定同位素标记试剂的合成； [0017] (3)本发明有着原料损失少，收率高的特点，收率可达85％以上，节约用料成本； [0018] (3)本发明所得的稳定同位素氘标记丙酮产品化学纯度99％以上，氘同位素丰度99.5atom％D以上； [0019] (4)本发明比传统的21次交换工艺更加简便，传统工艺采用蒸馏的方法将丙酮与重水分离，而新工艺采用精馏的方法分离，可以提高每次交换时丙酮的纯度，前一次交换过后的低丰度重水不会对新添加的重水造成丰度稀释，因此采用新的H-D交换工艺只需要进行3～15次交换即可，具有良好的经济性和实际应用价值。 具体实施方式[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 [0021] 实施例1 [0022] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入600mL重水(99.9atom％D的)，90mL丙酮(重水与酮的摩尔比25∶1)，配制0.05mol/L的醋酸钠溶液，升温至20℃，搅拌状态下，保温反应3小时；反应结束后，采用精馏的方法分离氘标记丙酮和水，并以此条件进行3次交换，得到氘原子同位素丰度为99.5atom％D的氘代丙酮77mL，收率85.5％，单次收率可达96.2％。 [0023] 实施例2 [0024] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入480mL重水(99.9atom％D的)，90mL丙酮(重水与酮的摩尔比20∶1)，配制0.065mol/L的亚硫酸钠溶液，升温至50℃，搅拌状态下，保温反应10小时；反应结束后，采用精馏的方法分离氘标记丙酮和水，并以此条件进行5次交换，得到氘原子同位素丰度为99.6atom％D的氘代丙酮78.5mL，收率87.2％，单次收率可达96.6％。 [0025] 实施例3 [0026] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入180mL重水(99.9atom％D的)，90mL丙酮(重水与酮的摩尔比7.5∶1)，配制0.075mol/L的碳酸钠溶液，升温至30℃，搅拌状态下，保温反应7.5小时；反应结束后，采用精馏的方法分离氘标记丙酮和水，并以此条件进行8次交换，得到氘原子同位素丰度为99.5atom％D的氘代丙酮77.4mL，收率86％，单次收率可达96.3％。 [0027] 实施例4 [0028] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入192mL重水(99.8atom％D的)，90mL丙酮(重水与酮的摩尔比8∶1)，配制0.09mol/L的氘氧化钠溶液，升温至60℃，搅拌状态下，保温反应5小时；反应结束后，采用精馏的方法分离氘标记丙酮和水，并以此条件进行6次交换，得到氘原子同位素丰度为99.5atom％D的氘代丙酮78.8mL，收率87.5％，单次收率可达96.7％。 [0029] 实施例5 [0030] 在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入72mL重水(99.9atom％D的)，90mL丙酮(重水与酮的摩尔比5∶1)，配制0.1mol/L的氘氧化钠溶液，升温至40℃，搅拌状态下，保温反应3小时；反应结束后，采用精馏的方法分离氘标记丙酮和水，并以此条件进行15次交换，得到氘原子同位素丰度为99.5atom％D的氘代丙酮80mL，收率88.8％，单次收率可达97.1％。 [0031] 实施例6 [0032] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂氘氧化钠和氘同位素丰度为99.5atom％D的重水，控制碱性催化剂的浓度为0.05mol/L，然后升温至20℃，搅拌状态下，加入丙酮，重水与丙酮的摩尔比为3∶1，保温反应12小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行3次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 [0033] 实施例7 [0034] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂亚硫酸钠和氘同位素丰度为99.6atom％D的重水，控制碱性催化剂的浓度为0.08mol/L，然后升温至30℃，搅拌状态下，加入丙酮，重水与丙酮的摩尔比为5∶1，保温反应10小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行5次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 [0035] 实施例8 [0036] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂醋酸钠和氘同位素丰度为99.7atom％D的重水，控制碱性催化剂的浓度为0.06mol/L，然后升温至40℃，搅拌状态下，加入丙酮，重水与丙酮的摩尔比为10∶1，保温反应8小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行8次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 [0037] 实施例9 [0038] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂碳酸钠和氘同位素丰度为99.8atom％D的重水，控制碱性催化剂的浓度为0.09mol/L，然后升温至50℃，搅拌状态下，加入丙酮，重水与丙酮的摩尔比为20∶1，保温反应5小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行12次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 [0039] 实施例10 [0040] 一种稳定同位素氘标记丙酮的制备方法，在装有磁力搅拌、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入碱性催化剂对硝基苯酚钠和氘同位素丰度为99.9atom％D的重水，控制碱性催化剂的浓度为0.1mol/L，然后升温至60℃，搅拌状态下，加入丙酮，重水与丙酮的摩尔比为25∶1，保温反应3小时，然后经精馏分离纯化，上述步骤共进行15次，制备得到稳定同位素氘标记丙酮。 |
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