趙鵬偉，丁 沐，陳善勇，金永東，夏傳琴

(四川大學 化學學院，成都 610064)

99mTc配合物廣泛用于各種疾病診斷，全世界每年約有4 000萬次患者使用99mTc藥物進行臨床檢查[1-2]。99mTc主要通過99Mo/99mTc發(fā)生器產(chǎn)生，在發(fā)生器中，采用氧化鋁作為吸附99Mo的柱填料，99Mo經(jīng)過衰變變成99mTc，使用NaCl溶液對99mTc進行洗脫。99Mo以235U為原料，通過核反應(yīng)堆生產(chǎn)。該方法235U利用率低、放射性三廢多、成本高，同時面臨核擴散的風險。更嚴重的是，國際上生產(chǎn)母體核素99Mo的大多數(shù)反應(yīng)堆面臨停堆檢修、關(guān)?；蛲艘蹎栴}，99mTc供應(yīng)存在短缺甚至中斷的風險，急需發(fā)展新的99mTc制備方法[3-4]。如基于98Mo(n,γ)99Mo反應(yīng)的中子輻照法以及基于100Mo(γ,n)99Mo反應(yīng)的加速器生產(chǎn)方法，這些方法不產(chǎn)生裂變廢物，降低環(huán)境污染風險，排除了高濃縮235U擴散危險，成為了目前99mTc制備研究的熱點[5-9]。但是這些方法面臨共同的問題，所得99Mo含有大量Mo同位素載體，比活度較裂變99Mo大為降低，經(jīng)典的氧化鋁色譜柱發(fā)生器難以得到符合要求的99mTc洗脫液[6,10-14]。如何高效、安全地進行鉬锝分離成為該方法發(fā)展的關(guān)鍵。目前較為有效的柱色層分離材料有Dowex-1×8陰離子交換樹脂、ABEC樹脂以及活性炭材料。Dowex-1×8陰離子交換樹脂需要使用有機溶劑將材料上的99mTc淋洗下來，而有機溶劑容易殘留，不利于后續(xù)的臨床使用。而ABEC樹脂在堿性條件下可以從含大量Mo的溶液中吸附99mTc，然后在水溶液中解析出99mTc，但是所需溶劑種類多，操作繁雜，材料耐輻照性能差，制備的色譜柱一致性差等缺點妨礙了其在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用[14-16]。

1 實驗材料與儀器

1.1 主要儀器

磁力攪拌器：C-MAG HS10，德國IKA集團；分析天平：AL204，瑞士METTLER TOLEDO公司；pH酸度計：pHS-3C，上海精密儀器有限公司雷磁儀器廠；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-2000B，上海亞榮生化儀器廠；水相針式濾器：聚醚砜SCAA-102，上海安普科學儀器有限公司；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：Optima 8000，美國PerkinElmer公司；核磁共振：400 MHz，德國布魯克公司；傅里葉變換紅外光譜儀：Nicolet 670，美國尼高力儀器公司；X射線光電子能譜儀：XSAM 800，美國Kratos公司；X射線衍射儀：DX-1000，中國丹東方圓儀器有限公司；場發(fā)射掃描電鏡：S-4800，日本日立公司。

1.2 主要試劑

1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(>97%)、4-硝基溴化芐(99%)：阿拉丁試劑有限公司；1-氯-2,4-二硝基苯(98%)、4,4′-聯(lián)吡啶(98%)：薩恩化學技術(shù)(上海)有限公司；氯化亞錫、無水碳酸鉀、無水硫酸鈉，二水合鉬酸鈉：分析純，上海泰坦科技有限公司；乙腈、二氯甲烷、乙醚、鹽酸、甲醇、乙醇、1,4-二氧六環(huán)、氫氧化鈉、無水硫酸鈉：分析純，成都市科隆化工試劑廠；高錸酸鉀：分析純，東京化成工業(yè)株式會社。

2 實驗方法

2.1 有機合成

2.1.11,4,7,10-四(4-硝基苯基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(TNBTA)的合成 參考文獻的合成方法[24]，TNBTA的合成路線示于圖1。將7.52 g 4-硝基溴化芐(34.8 mmol)和4.81 g無水碳酸鉀混合在60 mL乙腈中，在室溫下向其中加入1.00 g四氮雜環(huán)十二烷(5.80 mmol)的乙腈溶液(60 mL)。在氮氣氛圍下室溫反應(yīng)攪拌24 h。反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用30 mL乙腈洗滌2次(2×30 mL)，隨后用500 mL二氯甲烷溶解，高水洗滌5次，有機相用無水硫酸鈉干燥。減壓蒸去二氯甲烷后可以得到淡黃色固體，產(chǎn)率80%，核磁共振1H表征數(shù)據(jù)：1H NMR(400 MHz,CDCl3)：δ 8.03(8H,d,1-H),7.45(8H,d,2-H),3.46(8H,s,3-H)2.64(16H,s,4-H)。

圖1 TNBTA的合成路線Fig.1 Synthesis route of TNBTA

2.1.21,4,7,10-四(4-氨基卞基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(TABTA)的合成 參考文獻的合成方法[24]，TABTA的合成路線示于圖2。將0.71 g TNBTA(1.0 mmol)加入到50 mL 70 ℃的濃鹽酸中，向混合溶液中加入3.79 g氯化亞錫(20.0 mmol)。在氮氣氛圍70 ℃下攪拌反應(yīng)12 h，冷卻至0 ℃。過濾反應(yīng)液，濾渣用少量高水溶解，向溶液中加入2 mol·L-1氫氧化鈉溶液，直至體系pH為13?；旌弦河枚燃淄檩腿?次，有機相用無水硫酸鈉干燥。旋蒸除去二氯甲烷后，得到產(chǎn)物，立即使用。TABTA的高分辨質(zhì)譜和核磁共振1H譜表征數(shù)據(jù)如下。

圖2 TABTA的合成路線Fig.2 Synthesis route of TABTA

1H NMR(400 MHz,CDCl3)：δ7.11(8H,d,3-H),6.60(8H,d,2-H),3.58(8H,s,4-H),3.32(8H,s,1-H),2.63(16H,s,5-H)。

HRMS(ESI),m/zC36H49N8[M+H]+593.406 5;C36H48N8Na [M+Na]+615.381 7。

2.1.31,1′-雙(2,4-二硝基苯)-4,4′-二氯化聯(lián)吡啶(Zincke鹽)的合成 參考文獻的合成方法[24]，Zincke鹽的合成路線示于圖3。將5.00 g 4,4′-聯(lián)吡啶(32.0 mmol)和22.68 g 1-氯-2,4-二硝基苯(112.0 mmol)溶解于175 mL無水乙腈中，混合溶液在氮氣氛圍下90 ℃攪拌回流72 h。反應(yīng)結(jié)束后過濾反應(yīng)液，濾渣分別用乙腈(60 mL)和乙醚(4×40 mL)洗滌。最終粉末真空干燥12 h，得到產(chǎn)物，產(chǎn)率20%。產(chǎn)物的高分辨質(zhì)譜和核磁共振1H譜表征數(shù)據(jù)如下。

圖3 Zincke鹽的合成路線Fig.3 Synthesis route of Zincke salt

1H NMR(400 MHz,D2O)：δ9.40(4H,d,4-H),9.33(2H,d,1-H),8.87(2H,d,2-H),8,85(4H,d,5-H),8.23(2H,d,3-H)。

HRMS(ESI),m/zC22H15N6O9[M-2Cl+OH]-507.086 4;C23H17N6O9[M-2Cl+CH3O]-521.100 8。

2.1.4材料VBCOP的制備 參考文獻的合成方法[24]，VBCOP的合成路線示于圖4。將0.10 g新制備的TABTA(0.17 mmol)溶解于10 mL甲醇中，隨后加入到由0.19 g Zincke鹽(0.34 mmol)、10 mL甲醇和20 mL二氧六環(huán)構(gòu)成的混合溶液中。反應(yīng)溶液在氮氣氛圍下120 ℃攪拌回流72 h。反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣分別用乙醇、水、乙醚洗滌，最終粉末真空干燥12 h，得到產(chǎn)物，產(chǎn)率為53%。

圖4 陽離子型有機多孔聚合物VBCOP的制備路線Fig.4 Synthesis route of VBCOP

2.2 靜態(tài)批次吸附

2.2.1pH對VBCOP吸附高錸酸根離子和鉬酸根離子的影響 固液比為0.25 g·L-1，將5 mg VBCOP加入到20 mL含有濃度為0.59 mmol·L-1的高錸酸鉀水溶液或濃度為0.37 mmol·L-1的鉬酸鈉水溶液中，pH為1～11，將所混合物恒溫攪拌所需時間后，使用0.22 μm聚醚砜針式過濾器過濾。水溶液中的錸或鉬濃度通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定，三次測定結(jié)果取平均值。

2.2.2初始濃度對VBCOP吸附高錸酸根離子和鉬酸根離子的影響 固液比為0.25 g·L-1，將5 mg VBCOP加入到20 mL含有一定濃度高錸酸根(16.0～236.0 mg·L-1)或鉬酸根(16.7～200.7 mg·L-1)水溶液中，將所得混合物恒溫攪拌所需的時間后，使用0.22 μm聚醚砜針式過濾器過濾。水溶液中的錸或鉬濃度通過ICP-OES測定，三次測定結(jié)果取平均值。

2.2.3Mo/Re混合溶液對VBCOP吸附的影響 以98Mo(n，γ)99Mo生產(chǎn)99Mo為例，假設(shè)反應(yīng)堆中子通量為1×1014n/cm2·s，熱中子俘獲截面為0.13 b，1 g天然Mo或富集為90%的98Mo輻照8 d后可產(chǎn)生約1.6 Ci99Mo，即比活度為每克98Mo中含1.6 Ci99Mo，99Mo經(jīng)衰變后(忽略母體衰變損失)，產(chǎn)生1.6 Ci99mTc[25]。使用與Tc物理化學性質(zhì)相似的非放射性Re代替Tc，則Mo∶Re的質(zhì)量比計算式如下，為1.75×106∶1。

摩爾比為：

固液比為1 g·L-1，將10 mg材料VBCOP加入到10 mL含有高錸酸鉀和鉬酸鈉的水溶液中，將所得混合物攪拌所需的時間后使用0.22 μm聚醚砜針式過濾器過濾，水溶液中錸以及鉬濃度通過ICP-OES測定。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)構(gòu)表征

a——Zincke鹽；b——TABTA；c——VBCOP圖5 傅里葉變換紅外光譜Fig.5 Fourier transform INFRARED spectrum

圖6 VBCOP的XPS全譜圖(a)和N 1s的分譜圖(b)Fig.6 XPS full spectrum of VBCOP (a)and N 1s XPS spectral fraction of VBCOP (b)

3.1.3粉末X射線衍射譜 粉末X射線衍射可以觀察材料的結(jié)晶情況。采用X射線衍射對制備的陽離子型共價聚合物進行表征，如圖7所示，制備的VBCOP材料在2θ角為15°～35°之間產(chǎn)生了一個較寬的衍射峰，表明該材料缺乏晶型，是無定型的材料。這主要是因為材料的構(gòu)筑單元中存在柔性較高的四氮雜環(huán)十二烷結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的存在不僅降低了材料單體之間的交聯(lián)度，使得材料網(wǎng)絡(luò)存在較多缺陷，而且使材料在分子層面缺乏剛性，不易于形成長程有序的晶相結(jié)構(gòu)。

圖7 VBCOP的PXRD圖Fig.7 PXRD pattern of VBCOP

3.1.4掃描電子顯微鏡 制備的陽離子型共價聚合物材料的掃描電鏡圖像如圖8所示，VBCOP主要呈現(xiàn)光滑的球狀結(jié)構(gòu)，直徑主要分布在2～6 μm。VBCOP的成球機理可以參考高分子聚合物的沉淀聚合法[31-32]，即TABTA和Zincke鹽在溶液中發(fā)生Zincke反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)度較低的低聚物，低聚物之間聚集合并而形成穩(wěn)定的核進而從溶液中析出，形成的初級穩(wěn)定核表面含有大量的反應(yīng)位點，可以從溶液中捕獲TABTA、Zincke鹽及低聚物，進一步發(fā)生反應(yīng)并不斷成長。這種機理從一定程度上也解釋了VBCOP具有無定型結(jié)構(gòu)的原因。

圖8 VBCOP的SEM圖像Fig.8 SEM image of VBCOP

3.2 pH對VBCOP吸附高錸酸根離子和鉬酸根離子的影響

圖9 pH對VBCOP吸附和的影響Fig.9 Effect of pH on VBCOP adsorption of

3.3 初始濃度對VBCOP吸附高錸酸根離子和鉬酸根離子的影響

圖10 初始濃度對和吸附的影響(T=298 K,pH=7,m=5 mg,V=20 mL)Fig.10 Effect of initial concentration of

表1 VBCOP吸附與的等溫吸附模型擬合參數(shù)Table 1 Isothermal adsorption model fitting parameters for adsorption of by VBCOP

3.4 Mo/Re混合溶液對VBCOP吸附的影響

圖12 VBCOP在不同濃度比的情況下對(綠色)和(藍色)的吸附量(T=298 K,pH=7,m=5 mg,V=5 mL,Fig.12 The sorption capacity of at different concentration ratios

圖濃度對VBCOP吸附的影響(T=298 K,pH=7,m=5 mg,V=5 mL,Fig.11 Effect of concentration of on VBCOP adsorption of

4 結(jié)論