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水-18O、重酸素水として知られている、CAS 14314-42-2、分子式 H2O は化学物質です。酸素18水とも呼ばれます。天然に豊富な水素と 100% 18O を含む化合物。分子量20.01496。沸点100.13度、融点0.28度。密度が 1.10935g/cm3、最大密度が 1.11253/cm3 の 25 度での温度は 4.305 度です。無色、無臭、無味の液体。通常の水とは物性が若干異なる場合があります。液体の蒸気圧比は次のようになります。水による蒸留 NO は低温蒸留法と酸素低温蒸留法によって生成されます。-主に化学、生物学、医学、農業、地質学などの科学研究分野でトレーサーとして使用されます。同位体的に純粋な H216O を使用して人工校正サンプルを調製することもできます。陽電子放出断層撮影技術に不可欠な陽電子放出断層撮影薬剤SF-FDGの調製に使用されます。 SF-FDGの合成プロセスは、医療用サイクロトロンを重酸素水中の酸素18に照射してフッ素18イオンを取得し、これを求核置換反応により非放射性物質と反応させる。
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化学式 |
H218O |
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正確な質量 |
20 |
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分子量 |
20 |
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m/z |
20 (100.0%) |
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元素分析 |
H, 10.07; O, 89.93 |
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現在、水-18O主に、貴金属触媒の作用による H2 と O2 の酸化還元反応によって生成されます。{0}このうち02は、天然水を蒸留して得られる二重標準水（D2O）を電気分解して生成されます。特許eNloo342955eおよびCN101618857Bは、蒸留、電気分解、および触媒反応を通じて天然水から重酸素水を得る方法を開示している。この方法の大きな特徴は、白金金網や触媒などの貴金属触媒を使用することです。
H2と1802を原料として重酸素水を製造する装置および方法：
具体的には、無触媒条件下でＨ２と１８０２の混合物のプラズマフリーラジカル反応によってＨ２１８０（重酸素水）を製造するための装置および方法を指す。この装置は、プラズマリアクター、ガス流量制御装置、プラズマ電源、冷却水循環装置、排ガスを検出するガスクロマトグラフの5つの部分から構成されています。その中でも装置の中核となるのが石英や硬質ガラスなどの材料で作られたプラズマリアクターです。重酸素水は、18O2を原料として、H2-1802の濃度1〜5mol%の混合物から直接得ることができます。装置はシンプルで操作が容易であり、得られた重酸素水は他の不純物を含まず、そのまま利用することができる。
Ｈ２と１８０２を原料とする重酸素水の製造装置であって、プラズマ反応器、ガス流量制御装置、プラズマ電源、冷却水循環装置、排ガス組成を検出するガスクロマトグラフを備えた装置。特徴は、プラズマリアクターが放電反応管、凝縮管、重酸素水回収タンクの3つの部分から構成されている点です。
放電反応管は、外径8～15mmの石英ガラス管を本体に加工した筒状のスリーブ構造です。中心電極には外径 2 ～ 4 mm の金属棒が使用され、接地電極には石英ガラス管にしっかりと取り付けられた金属スリーブが使用されます。凝縮器チューブは硬質ガラス加工を施し、内管はスパイラル構造を採用することで反応ガスと冷却循環水の接触面積を増やしています。スパイラルチューブの外側はガラススリーブで囲まれており、冷却循環水が満たされています。
凝縮器チューブの下部には冷却循環水入口があり、上部には冷却循環水出口があります。
重酸素水回収タンクも硬質ガラス加工です。収集タンクの下端にはサンプリングポートがあり、サンプリングバルブによって制御されます。収集タンクの上端には排ガス出口があります。
ガス流量制御では、質量流量計を使用して H2 と 1802 の流量を個別に制御し、ミキサーを通じてそれらをプラズマ リアクターに均一に混合します。
プラズマ電源は交流高圧電源を採用しており、高圧線はリアクター中心の金属高圧電極に接続され、接地線はリアクター外側の金属接地電極に接続されています。{{1}{2}}リアクトル内の放電電力は電圧を調整することによって制御されます。
冷却水循環装置には低温冷却循環ポンプを採用し、冷却水の温度と流量を制御します。{0}
排ガスの組成を検出するガスクロマトグラフには5Aモレキュラーシーブカラムを採用し、1802反応が完了したかどうかを確認します。
を用いた同位体標識化合物の合成方法水-18O
同位体標識化合物は、反応機構やその他の側面の研究において重要な役割を果たします。反応における特定の化学結合の切断と形成を理解するために、特定の位置で標識された化合物を使用できます。その合成に関する研究も盛んに行われています。
自然界に存在する酸素は主に O-16 であり、安定同位体 O-18 も含まれています。天然物中の同位体酸素を濃縮すると、O-18 が豊富な製品が得られ、通常は重酸素水 H182O の形で保存されます。重酸素水を原料としてO-18を導入することにより、O-18で標識された有機化合物の調製が可能です。
ほとんどの同位体については、同位体で置換された化合物の熱力学特性や反応速度論的特性には天然物と大きな違いはありません。安定同位体置換化合物の合成は、天然成分化合物と同じ原理と方法に従うことができますが、それでもその特性を考慮する必要があります。標識化合物はコストが高いため、原材料の節約、適切な調製反応および操作方法の選択に注意を払う必要があります。通常の合成プロセスでは、特定の加水分解反応の平衡移動を促進し、収率を高めるために、過剰な水を添加したり、水を溶媒として使用したりすることが多い。標識化合物を調製する場合にはこの方法は使用できず、加水分解反応が行いやすい方法を選択する必要があります。
同位体 O-18 標識化合物の合成に一般的に使用される加水分解反応は、ニトリル、酸ハロゲン化物、エステル、イミンなどの加水分解反応です。場合によっては、同位体交換反応によってより良い結果が達成されることもあります。
重酸素水装置
中国初の年間100kgの重酸素水（酸素-18）生産施設が、上海の金山工業基地で土木工事を完了した。この装置は主に一連の高効率分離塔で構成されており、2007 年 3 月に稼動しました。これにより、中国における重酸素水の工業化の隙間を埋め、この製品を完全に輸入に依存してきた歴史に完全に終止符を打つことになります。
水-18Oは、化学反応機構、生命科学、製薬研究、核医学などのハイエンド研究分野で広く使用できる、{0}}付加価値の高い製品です。{1}}重酸素水の製造は天然水を原料としており、通常、重酸素水は 0.2% 含まれていると報告されています。しかし、この極めて含有量の少ない重酸素水を抽出するには、効率的な分離技術と装置が必要であり、非常に困難です。かつて、このような製品を生産できたのは世界で米国、ロシア、イスラエルだけでした。
この重酸素水装置の製造技術は上海化学研究所によるものです。上海化学工業研究所は、2002 年から天然水中の酸素-18 の分離に取り組んでいます。3 年以上の研究開発を経て、含有量約 98% の高純度の重酸素水を生産しました。臨床試験を通じて、製品の品質が国際基準を満たしており、輸入された外国製品を完全に置き換えることができ、同様の外国製品よりも生産コストが低いことが証明されています。
国際市場では、酸素水のグラム当たりの販売価格は 90- 120 米ドルですが、国内市場では、グラム当たりの販売価格は 1000 元を超えています。現在、世界の高純度重酸素水の需要は年間約 600 キログラムであり、平均年率 20% ～ 30% で増加しています。現在の中国の年間需要は約10キログラムだが、国内需要は2010年までに50キログラムを超えると予想されている。したがって、年間100キログラムの装置が稼働した後は、中国製品の大部分が国際市場に輸出されることになる。
副作用
Water-18O (重酸素水) は、酸素 18 同位体で標識された水分子であり、その化学的性質は通常の水 (H ₂ O) と非常によく似ていますが、同位体効果により、その物理的性質 (密度や沸点など) はわずかに異なります。既存の研究によると、水 18O は研究開発目的の有害物質として分類されていませんが、その潜在的な健康への影響は、暴露経路、線量、個人の感受性に基づいて総合的に評価する必要があります。
急性毒性: 高用量では局所的な炎症を引き起こす可能性がありますが、死亡リスクは非常に低いです。
ラットの経口致死量中央値 (LD ₅0) は 90,000 mg/kg を超えており、極めて高い経口投与量 (体重の 9% に相当) のみが致死リスクを引き起こす可能性があることを示しています。
実際の研究開発では、Water-18O はマイクロラベリングやトレースによく使用され、経口曝露が極めて低いため、急性中毒のリスクは無視できます。
注入露光
マウスへの LD ₅0 の腹腔内注射は 190 mg/kg、LD ₅0 の静脈内注射は 25 mg/kg でした。これは、高用量の注射が急性毒性反応 (溶血や臓器損傷など) を引き起こす可能性があることを示しています。-
臨床関連性: PET-CT イメージングでは、水-18O が ¹⁸ F-FDG (フルオロデオキシグルコース) を合成するための前駆体として使用されますが、最終的な薬剤に含まれる酸素 18 の放射能はフッ素 18 に置き換えられているため、患者が受ける水 18O の投与量は極めて低用量であり、急性毒性のリスクはありません。
吸入または皮膚への接触は呼吸器官または皮膚への炎症を引き起こす可能性がありますが、既存のデータでは特定の閾値が指定されていません。
操作上の提案: 液体サンプルはドラフト内で取り扱い、保護手袋 (ニトリルゴム手袋など) とゴーグルを着用し、直接接触を避けてください。
長期曝露のリスク: 体系的な研究が不足しており、潜在的な累積的影響に注意を払う必要がある
慢性毒性データが欠落している
現時点では、水-18O の慢性毒性（発がん性や生殖毒性など）を評価する長期的な動物実験や疫学研究はありません。{0}
同位体効果仮説: オキシ-18 は放射性崩壊を受けない安定同位体であるため、長期的なリスクは放射性同位体（¹⁸ F など）よりも低い可能性がありますが、代謝系に対する高線量の累積被ばくの影響については依然として注意が必要です。
代謝経路と排泄経路
水-18O は、呼吸や排尿などの通常の代謝経路を通じて体から排泄され、半減期は通常の水と同様です (約数時間から数日)。
重要な前提: 長期にわたる高線量摂取（水分補給など）により、体内の酸素同位体バランスが崩れる可能性がありますが、実際の研究開発ではそのようなシナリオは非常にまれです。{0}}
特殊目的のリスク
DNA 安定同位体検出 (SIP): 環境微生物学の研究では、微生物の代謝活動を追跡するために Water-18O が使用されますが、サンプル サイズは非常に小さいため (マイクロ アップグレード)、オペレーターに重大なリスクはありません。
核医学合成: ¹⁸ F-FDG の調製では、水-18O がターゲット材料としてのみ使用され、最終製品では酸素 18 がフッ素 18 に置き換えられるため、患者や医療スタッフに長期曝露のリスクはありません。
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