كيمياء المركبات العضوية التكنيتية

كيمياء المركبات العضوية التكنيتية هي علم وصف الخصائص الفيزيائية، والتخليق، والتفاعلات لهذه المركبات ، وهي مركبات عضوية فلزية تحتوي على روابط كيميائية بين الكربون والتكنيتيوم . وتُعدّ المركبات التناسقية من أكثر المركبات العضوية التكنيتية شيوعًا، وتُستخدم كعوامل تصوير إشعاعي صيدلاني . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

بشكل عام، لا تُستخدم مركبات التكنيتيوم العضوية عادةً في التفاعلات الكيميائية أو التحفيز بسبب نشاطها الإشعاعي . وغالبًا ما تُجرى الأبحاث المتعلقة بكيمياء التكنيتيوم بالتزامن مع الرينيوم كبديل متساوي الإلكترونات وغير مشع للتكنيتيوم. ^{[ 3 ]}

استُخدم التكنيتيوم لأول مرة كدواء مشع في عام 1961. ^{[ 4 ]} ومن بين الأدوية المشعة المستخدمة سريريًا في التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث الفوتون المفرد ( SPECT )، فإن غالبية المركبات هي مركبات ^99mTc . ^{[ 5 ]} يوجد حاليًا ثلاثة أجيال من الأدوية المشعة للتكنيتيوم قيد الاستخدام. لا يتمركز الجيل الأول بشكل محدد ويُعتبر من عوامل التروية. يحتوي الجيل الثاني على جزء استهداف قائم على الببتيد . أما الجيل الثالث من الأدوية المشعة للتكنيتيوم فيتميز بمركبات التكنيتيوم العضوية التي يمكنها التمركز في الجسم بطريقة تحاكي العمليات الحيوية . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

تُعدّ غالبية مركبات التكنيتيوم المستخدمة في التصوير والتشخيص الإشعاعي الصيدلاني عبارة عن مركبات تنسيقية غير عضوية . وهناك عدد من مركبات التكنيتيوم العضوية الفلزية "الكلاسيكية"، التي تحتوي تحديدًا على روابط كربون-تكنيتيوم، تُستخدم سريريًا. وتُعرف هذه المركبات العضوية للتكنيتيوم في الغالب باسم مركبات التكنيتيوم ثلاثية الكربونيل ومركبات التكنيتيوم حلقية البنتادينيل .

^{يُعدّ كارديولي® ،} المعروف أيضًا باسم ^99mTc- سيستاميبي ، أحد أبرز المركبات الصيدلانية المشعة المستخدمة سريريًا . يُستخدم هذا المركب العضوي التكنيتيوم في تصوير عضلة القلب . يتميز التوزيع الإلكتروني ^d6 بثباته العالي نظرًا لانخفاض حالة أكسدته . ^{[ 9 ]} كما يُعزى استقرار معقد Tc(I) إلى قدرة الاختزال العالية لروابط الأيزونيتريل . ^{[ 10 ]}

يُعدّ مركب الأورجانوتكنيتيوم المذكور أعلاه ، والذي يشبه كرسي البيانو، من الجيل الثالث من المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية. يعمل رابط السيكلوبنتادينيل كبديل حيوي لمجموعة فينيل في الحمض الأميني فينيل ألانين . ^{[ 11 ]}

يُستخلص التكنيتيوم ^-99m المشع على شكل بيرتكنيتات في محلول مائي مخفف من مولدات ^{الموليبدينوم-99} / التكنيتيوم ^-99 m . ويمكن بعد ذلك تحويل البيرتكنيتات إلى مركبات كربونيل وهيدرات أكثر فائدة لتخليقها لاحقًا في مركبات التكنيتات.

بما أن المعادن المشعة الأولية تكون أكثر توافراً في المحلول المائي بسبب طريقة العزل، فيجب إجراء التفاعلات الكيميائية لتخليق مركبات التكنيتات في المحلول المائي.

عادة ما تتم دراسة مركبات التكنيتيوم بالاقتران مع الرينيوم كبديل متساوي الإلكترونات وغير مشع للتكنيتيوم.

مقدمات

بالنسبة لعنصري التكنيتيوم ^-99m والرينيوم ^-188 ، تبدأ عملية تصنيع المركبات باستخدام بيرتكنيتات أو بيررينات في محلول ملحي بتركيز منخفض، يتم الحصول عليها من مولدات الموليبدينوم ^-99 / ^{التكنيتيوم} -99m والتنغستن ^-188 /الرينيوم ^-188 . تُعدّ سلائف ثلاثي الكربونيل المائية مفيدةً للوصول إلى معقدات التكنيتيوم والرينيوم. تتميز هذه المعادن بتوزيع إلكتروني منخفض الدوران d⁶، مما يوفر استقرارًا حركيًا عاليًا ^، وروابط MC مستقرة للغاية. ونتيجةً لذلك، تبقى روابط CO الثلاثة مُرتبطة دائمًا، بينما تحل الروابط محل جزيئات الماء الثلاثة بسهولة. وهكذا، تتميز مركبات التكنيتيوم العضوية النموذجية بنمط ثلاثي الكربونيل.

تُعدّ الطرق التقليدية لتخليق المركبات العضوية المعدنية صعبة الاستخدام. ولكي يكون هذا المركب مفيدًا كمستحضر صيدلاني مشع، يجب إجراء التفاعل في محلول ملحي مائي يمكن حقنه في الجسم عن طريق الوريد.

نقل الربيطة المزدوجة

طوّر مارتن وينزل تفاعل نقل الربيطة المزدوجة (DLT) لتخليق معقدات التكنيتيوم/الرينيوم العضوية. ^{[ 12 ]} يتميز هذا التفاعل بتخليق مركبات التكنيتيوم العضوية ذات بنية "كرسي البيانو" من الفيروسين . وقد خضع التفاعل لمزيد من الدراسة والتحسين من قبل كاتزينيليجبوجين . ^{[ 13 ]} مع ذلك، فإن استخدام المذيبات العضوية يحد من جدوى هذه الطريقة في تخليق المستحضرات الصيدلانية المشعة .

الآلية

يُقترح أن تتم هذه الآلية عبر انزلاق الحلقة. أولًا، يتم اختزال وكربنة البيرتكنيتات/البيررينات باستخدام CrCl₃ _و /أو Cr(CO) _₆ لتكوين المركب الوسيط سداسي التناسق. ثم يتفاعل لاحقًا مع الفيروسين المُستبدل عبر مركبات وسيطة جسرية منزلقة الحلقة، مُنتجًا الناتج. يُفضّل انتقال الحلقة الأكثر نقصًا في الإلكترونات بفضل استقرار الحالة الانتقالية لانزلاق الحلقة η⁵ ^- η⁳ ^{للفيروسين} .

ديلز-ألدر ريترو بوساطة معدنية

يُتيح التخليق المائي تطوير المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية ذات الأهمية الطبية. وقد وصف مختبر ألبرتو أول تخليق مائي لمركب fac- [ ^99mTc (η5 ^- Cp-C(O)CH3 ₎ (CO) _{3 ]، حيث استخدم} تفاعل ديلز-ألدر العكسي بوساطة معدنية لتخليق معقدات التكنيتيوم العضوية. ^{[ 14 ]}

الآلية

بشكل تدريجي، يرتبط الكربوكسيلات أولاً بالتكنيتيوم، ثم يرتبط بالسيكلوبنتاديين المجاور (المسار أ). هذا التفاعل مدفوع ديناميكيًا حراريًا، نظرًا للتفاعل الإلكتروني القوي بين [ 99mTc ⁽ CO) ₃ ] ⁺ والسيكلوبنتاديين .

أدى التكوين المُلائم لمركب {(η⁵ ^- Cp)Tc} كقوة دافعة لتكوين الناتج 2 إلى استخدام ثنائي ديلز-ألدر (HCp-COOH) _₂ (حمض ثيل) كمادة أولية لتكوين سيكلوبنتاديين. يتطلب التكسير الحراري للمركب 3 عادةً درجة حرارة أعلى من 160  درجة مئوية. أدى تفاعل المركبين 3 و1 عند 95  درجة مئوية لمدة 30 دقيقة في محلول منظم إلى تكوين كمي للمركب 2. ولعدم ملاحظة وجود HCp-COOH حر، تم استبعاد حدوث تفاعل ديلز-ألدر العكسي في الموقع، وبالتالي الدخول في المسار A.

أمثلة

يشير تفاعل ديلز-ألدر العكسي بوساطة المعدن إلى نهج عام لـ [(Cp-R) ^99m Tc(CO) ₃ ]، مما يتيح الوصول إلى مجموعة متنوعة من مجموعات R على حلقة Cp.

بفضل تطوير مختبر ألبرتو لطريقة ديلز-ألدر العكسية لتخليق معقدات التكنيتيوم ^-99m والرينيوم في وسط مائي، أصبح وسم الجزيئات الحيوية بمعقدات شبيهة بمقعد البيانو ممكناً، مما يتيح الوصول إلى تطوير مستحضرات صيدلانية إشعاعية جديدة.

ثبت أن التكنيتيوم يتفاعل بشكل مشابه للأوزميوم ، وهو قادر على تحفيز عملية إضافة مجموعتي هيدروكسيل من نوع سيس .