305 ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 2. ÕÈÌÈß. 1998. Ò. 39. ¹... Áîëüøèíñòâî ñîâðåìåííûõ äèàãíîñòè÷åñêèõ ðà- âàíî â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ â ñòðóêòóðíûõ èññëåäîâàíè-

ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 2. ÕÈÌÈß. 1998. Ò. 39. ¹ 5
305
ÓÄÊ 546.68:547.468:539.163.3
ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß ÊÎÌÏËÅÊÑÍÛÕ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈÉ,
ÑÎÄÅÐÆÀÙÈÕ ÐÀÄÈÎÍÓÊËÈÄ 111In, ÌÅÒÎÄÎÌ ÂÎÇÌÓÙÅÍÍÛÕ
ÓÃËÎÂÛÕ ÊÎÐÐÅËßÖÈÉ
Â.Í. Êóëàêîâ*, À.À. Ñîðîêèí, Ç.Ç. Àêñåëüðîä, À.Í. Øèðîêîâ*, Ë.Ã. Øïèíüêîâà
(íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé èíñòèòóò ÿäåðíîé ôèçèêè èì. Ä.Â.Ñêîáåëüöûíà )
 ðàáîòå ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà âîçìóùåííûõ
óãëîâûõ êîððåëÿöèé ãàììà-êâàíòîâ äëÿ îöåíêè ñòàáèëüíîñòè ìîëåêóëÿðíûõ
êîìïëåêñîâ 111In ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ è èõ óñòîé÷è111
111
âîñòè ê ïîñëåýôôåêòàì ýëåêòðîííîãî çàõâàòà ïðè ðàñïàäå In → Cd.
Áîëüøèíñòâî ñîâðåìåííûõ äèàãíîñòè÷åñêèõ ðàäèîôàðìïðåïàðàòîâ (ÐÔÏ) ÿâëÿþòñÿ âîäíûìè ðàñòâîðàìè êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé ðàäèîíóêëèäîâ áåç íî111
99
ñèòåëÿ ( In, Tc è äð.) ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè
[1,2]. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå ñòðóêòóðû è
ñòàáèëüíîñòè òàêèõ ÐÔÏ ïðåäñòàâëÿåò îïðåäåëåííûå
òðóäíîñòè âñëåäñòâèå ÷ðåçâû÷àéíî ìàëîé êîíöåíòðàöèè ðàäèîíóêëèäîâ.  ýòîì ñëó÷àå ìîæåò îêàçàòüñÿ
ýôôåêòèâíûì ïðèìåíåíèå ÿäåðíî-ôèçè÷åñêèõ ìåòîäîâ
èññëåäîâàíèÿ, â ÷àñòíîñòè ìåòîäà äèôôåðåíöèàëüíûõ
(ïî âðåìåíè) âîçìóùåííûõ óãëîâûõ êîððåëÿöèé
γ-êâàíòîâ (ÂÓÊ), êîòîðûé ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí
ïðè êîíöåíòðàöèÿõ ðàäèîíóêëèäîâ â èññëåäóåìûõ îáðàçöàõ âïëîòü äî 10–12 M. Ìåòîä ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü
èññëåäîâàíèÿ ñ îáðàçöàìè â ëþáîì àãðåãàòíîì ñîñòîÿíèè è â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð [3, 4].
Ðàíåå ìû èñïîëüçîâàëè ìåòîä ÂÓÊ äëÿ îïðåäå111
ëåíèÿ ñòàáèëüíîñòè êîìïëåêñîâ In ñ ïðîèçâîäíûìè
4-àìèíî-2-ãèäðîêñèìàñëÿíîé êèñëîòû â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ñ ðÍ îò 1,0 äî 7,5 [5, 6] è äëÿ èçó÷åíèÿ ðÿäà
111
êîìïëåêñîâ In ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè [7–9].
Ìåòîä ÂÓÊ ïîçâîëÿåò èçìåðÿòü äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìîëåêóë êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé: ðåëàêñàöèîííûå êîíñòàíòû λñ, ðîòàöèîííîå êîððåëÿöèîííîå âðåìÿ τñ è ýôôåêòèâíûå ìîëåêóëÿðíûå ðàäèóñû rýô. Ñðàâíåíèå ïîëó÷åííûõ âåëè÷èí ñ ðåçóëüòàòàìè òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ, ïðîâîäèìûõ ìåòîäàìè êâàíòîâîé õèìèè
è ìîëåêóëÿðíîé ìåõàíèêè [10], ìîæåò áûòü èñïîëüçî-
*Ãîñóäàðñòâåííûé íàó÷íûé öåíòð «Èíñòèòóò Áèîôèçèêè»
âàíî â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ â ñòðóêòóðíûõ èññëåäîâàíèÿõ ìîëåêóëÿðíûõ êîìïëåêñîâ.
111
Ðàäèîíóêëèä
In (Ò 1/2 = 2.7 äí.) – îäèí èç
íàèáîëåå øèðîêî èñïîëüçóåìûõ çîíäîâ â èññëåäîâàíèÿõ ìåòîäîì ÂÓÊ. Îñîáåííîñòè ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà
ÂÓÊ äëÿ èññëåäîâàíèÿ íèçêîìîëåêóëÿðíûõ êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé In îïðåäåëÿþòñÿ ñïåöèôèêîé ðàäèîàê111
111
òèâíîãî ðàñïàäà In→ Cd ïóòåì ýëåêòðîííîãî çàõâàòà (ÝÇ). Âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå ñ ýíåðãèåé 420 êýÂ
(ñïèí è ÷åòíîñòü I π = 7/2 +) äî÷åðíåãî ÿäðà 111Ñd, çà111
ñåëÿåìîå ïðè ðàñïàäå ïîñðåäñòâîì ÝÇ ÿäðà In, ïåπ
+
ðåõîäèò â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå (I = 1/2 ) ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íîå ñîñòîÿíèå 247 êý (I π = 5/2 + ) ñ ïåðèîäîì
ïîëóðàñïàäà Ò1/2 = 85 íñ. Èçìåðåíèÿ ÂÓÊ êàñêàäà γêâàíòîâ 173–247 êý ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ñâåðõòîíêèå âçàèìîäåéñòâèÿ ÿäðà 111Ñd ñ åãî ýëåêòðîííûì îêðóæåíèåì çà âðåìÿ æèçíè ïðîìåæóòî÷íîãî ñîñòîÿíèÿ.
 èññëåäîâàíèÿõ ìåòîäîì ÂÓÊ õèìè÷åñêèõ è
áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïîñëåýôôåêòû ðàñïàäà ðàäèîíóêëèäîâ ïóòåì ÝÇ ìîãóò îêàçàòüñÿ ìåøàþùèìè ôàêòîðàìè, òàê êàê ðåçêîå èçìåíåíèå çàðÿäîâîãî ñîñòîÿíèÿ èîíà-çîíäà ñïîñîáíî âûçûâàòü ðàçðóøåíèå èññëåäóåìûõ ìîëåêóë.  ýòîé ðàáîòå ìû âïåðâûå
óêàçûâàåì íà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà ÂÓÊ
â èññëåäîâàíèÿõ ñòàáèëüíîñòè êîìïëåêñîâ ðàäèîíóê111
ëèäà In ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ, âêëþ÷àÿ èõ õèìè÷åñêóþ ñòàáèëüíîñòü è óñòîé÷èâîñòü ê ïîñëåýôôåêòàì ÝÇ.  êà÷åñòâå ëèãàíäîâ
306
ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 2. ÕÈÌÈß. 1998. Ò. 39. ¹ 5
Âîçìîæíûå õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ êîìïëåêñîâ 111In â âîäíîì ðàñòâîðå ñ ó÷åòîì ïîñëåäñòâèé Îæå-ïðîöåññà. À,  – õèìè÷åñêèå
ïðåâðàùåíèÿ êîìïëåêñà â âîäíîì ðàñòâîðå; Á – ïðåâðàùåíèÿ êîìïëåêñîâ â ðåçóëüòàòå ðàñïàäà è Îæå-ïðîöåññà. Hnlig – èñõîäíûé
îðãàíè÷åñêèé ëèãàíä; HnX – íîâûé îðãàíè÷åñêèé ëèãàíä, îáðàçîâàâøèéñÿ â ðåçóëüòàòå äåñòðóêöèè èñõîäíîãî ëèãàíäà
áûëè èñïîëüçîâàíû äèýòèëåíòðèàìèíîïåíòàóêñóñíàÿ
êèñëîòà (H5dtpa), íèòðèëòðèóêñóñíàÿ êèñëîòà (H3nta),
ãëèöèëäèìåòèëåíôîñôîíîâàÿ êèñëîòà (H5gph), îêñàáèôîðíàÿ êèñëîòà (H4obph) è ïðîèçâîäíàÿ ãèäðîêñèàìèíîìàñëÿíîé êèñëîòû (H 3 amph) [5, 6], îáðàçóþùèå
êîìïëåêñû ñ èíäèåì ðàçëè÷íîé óñòîé÷èâîñòè [7,9].
Åñëè èññëåäóåìûå ìîëåêóëû ðàñòâîðåíû â æèäêîñòè, òî âîçìóùåíèå óãëîâîé êîððåëÿöèè çàâèñèò íå
òîëüêî îò ñèëû ýëåêòðè÷åñêîãî êâàäðóïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ðàäèîíóêëèäà â äàííîé ìîëåêóëå, êàê ýòî
íàáëþäàåòñÿ â òâåðäîé ôàçå, íî òàêæå è îò ïîäâèæíîñòè ìîëåêóë â ðàñòâîðå, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü îïðåäåëÿåòñÿ èõ ðàçìåðîì, ôîðìîé è âÿçêîñòüþ ñðåäû [3,4].
Çàïîëíåíèå äûðîê â K- è L-îáîëî÷êàõ äî÷åðíå111
111
ãî èîíà Cd, îáðàçîâàâøèõñÿ ïîñëå ÝÇ In, îñóùåñòâëÿåòñÿ â îñíîâíîì çà ñ÷åò Îæå-ýôôåêòà, ÷òî âûçûâàåò ïîÿâëåíèå êàñêàäà âàêàíñèé, äâèæóùèõñÿ ê âíå111
øíèì îáîëî÷êàì.  ðåçóëüòàòå èîíû Cd çà î÷åíü
–14
–15
– 10
ñ) ìîãóò ïðèîáðåñòè
êîðîòêîå âðåìÿ (10
î÷åíü âûñîêèé çàðÿä (äî +10 è âûøå) [11]. Òàêàÿ
óäàðíàÿ èîíèçàöèÿ ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîëíîìó ðàçðóøåíèþ ìîëåêóëû êîìïëåêñà. Âåðîÿòíîñòü ñîõðàíåíèÿ
öåëîñòíîñòè êîìïëåêñà ïîñëå ðàñïàäà èîíà-çîíäà â
ðåçóëüòàòå ÝÇ, ò.å. åãî óñòîé÷èâîñòü ê ïîñëåýôôåêòàì,
çàâèñèò íå òîëüêî îò ñòåïåíè çàðÿäà, íî è îò õàðàêòåðà õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé ìåòàëëè÷åñêîãî èîíà ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè. Âîçìîæíûå õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ êîìïëåêñîâ ðàäèîíóêëèäîâ ìåòàëëîâ, ðàñïàäàþùèõñÿ ïóòåì ÝÇ, â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ïðèâåäåíû íà
ðèñóíêå.
 âîäíûõ ðàñòâîðàõ ýëåêòðîëèòîâ âîññòàíîâëåíèå çàðÿäà èîíà äî÷åðíåãî 111Cd äî 2+ ïðîèñõîäèò òàê
æå áûñòðî, êàê è åãî èîíèçàöèÿ â Îæå-ïðîöåññå. Âðåìÿ æèçíè íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ 420 êý ÿäðà Cd ðàâ–10
íî 1.2·10 c, ïîýòîìó èñïóñêàíèå ïåðâîãî êàñêàäíî-
ãî γ-êâàíòà 173 êýÂ ïðîèñõîäèò ïîñëå òîãî, êàê èîí
Ñd ïðèîáðåë çàðÿä 2+.
 êîíå÷íîì èòîãå îáðàçîâàâøèåñÿ èîíû Ñd ìîãóò îêàçàòüñÿ â ðàçëè÷íîì îêðóæåíèè â çàâèñèìîñòè
îò âåðîÿòíî ñòè è ñòåïåíè ðàçðóøåíèÿ êîìïëåêñà
âñëåäñòâèå Îæå-ïðîöåññà.  ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíà ðåëàêñàöèîííîé êîíñòàíòû λñ áóäåò çàâèñåòü îò òîãî, íàõîäèòñÿ ëè èîí Ñd â ñîñòàâå öåëîñòíîãî êîìïëåêñà,
èëè åãî ôðàãìåíòà. Åñëè ìàññà ôðàãìåíòà ìíîãî
ìåíüøå ìàññû öåëîñòíîãî êîìïëåêñà, òî è êîíñòàíòà
ðåëàêñàöèè λ ñ áóäåò ìíîãî ìåíüøå, ÷åì â öåëîñòíîì
êîìïëåêñå, à óãëîâàÿ êîððåëÿöèÿ äëÿ ÿäåð, âõîäÿùèõ
â ñîñòàâ òàêèõ ôðàãìåíòîâ, áóäåò áëèçêà ê íåâîçìóùåííîé. Òàêèì îáðàçîì, åñëè â ðàñòâîðå ïðèñóòñòâóþò öåëîñòíûå êîìïëåêñû è èõ ëåãêèå ôðàãìåíòû, òî
íàáëþäàåìûé ñïåêòð ÂÓÊ äîëæåí õàðàêòåðèçîâàòüñÿ
ìèíèìóì äâóìÿ êîìïîíåíòàìè ñ ðàçëè÷íûìè çíà÷åíèÿìè ðåëàêñàöèîííûõ êîíñòàíò λñ.
Îöåíêà ñòàáèëüíîñòè êîìïëåêñîâ
ñ ðàçëè÷íûìè ëèãàíäàìè
Ñòðîåíèå êîìïëåêñà
111
In
Ïàðàìåòð ñòàáèëüíîñòè
S = a1/(a1+a2)
[InH2dtpa(OH)]0
0.64(6)
[In2 (Hnta)3]0
0.35(8)
[InH2gph(OH)H2O]0
0.35(8)
[InH4obph]0
0.43(7)
[Inampf H2O] 0
0.62(6)
ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 2. ÕÈÌÈß. 1998. Ò. 39. ¹ 5
Äåéñòâèòåëüíî, ïîäîáíóþ êàðòèíó ìû íàáëþäà111
111
åì äëÿ êîìïëåêñà In( Ñd) ñ H 5dtpa. Ñïåêòð ÂÓÊ
áûë íàìè îïèñàí â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ôàêòîð äèíàìè÷åñêîãî âîçìóùåíèÿ óãëîâîé êîððåëÿöèè ñîäåðæèò
äâå ðåëàêñàöèîííûå êîíñòàíòû [9]:
2
G 2 ( t ) = ∑ a i exp
i =1
( -λ c 1 t )
,
6
–1
ïðîâåñòè ðàñ÷åòû ìîëåêóëÿðíûõ êîìïëåêñîâ ñ Cd è
In â êà÷åñòâå öåíòðàëüíîãî àòîìà, èìåþùèõ îäèíàêîâóþ ñòðóêòóðó è ýôôåêòèâíûé ðàäèóñ [6]. Ýòî
ìîæíî âûïîëíèòü, èñïîëüçóÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûå
ðàñ÷åòíûå ïðîãðàììû íà îñíîâå ìåòîäîâ ìîëåêóëÿðíîé ìåõàíèêè.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
äëÿ êîòîðûõ áûëè ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ:
λ ñ1 = 16(1)⋅10 c
307
6
–1
è λ ñ2 < 1⋅10 c .
Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïåðâîå çíà÷åíèå êîíñòàíòû çàòóõàíèÿ îòíîñèòñÿ ê öåëîñòíûì êîìïëåêñàì,
à âòîðîå – ê ëåãêèì ôðàãìåíòàì. Òîãäà îòíîøåíèå
a1/(a1+a2) ìîæíî ïðèíÿòü çà íåêîòîðûé îáîáùåííûé
ïàðàìåòð S, õàðàêòåðèçóþùèé ñòàáèëüíîñòü êîìïëåêñà.
 äàííîì ñëó÷àå áûëî ïîëó÷åíî
S = a1/(a 1+a2) = 0.64(6).
 òàáëèöå ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà S äëÿ
111
äðóãèõ õèìè÷åñêè ñòàáèëüíûõ êîìïëåêñîâ In ñ ëèãàíäàìè. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ýòè ðåçóëüòàòû êîððåëèðóþò ñ äàííûìè î õèìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè ýòèõ
êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé [12].
Èíôîðìàòèâíîñòü ââîäèìîãî íàìè ïàðàìåòðà S
äëÿ îöåíêè ñòàáèëüíîñòè êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé ðà111
äèîíóêëèäà In â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ñ ðàçëè÷íîé õèìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòüþ íóæäàåòñÿ â äàëüíåéøåì ýêñïåðèìåíòàëüíîì óòî÷íåíèè.  ÷àñòíîñòè, áûëî áû
æåëàòåëüíî ïðîâåñòè îïûòû ñ òåìè æå ëèãàíäàìè, íî
â êà÷åñòâå ìåòàëëè÷åñêîãî èîíà èñïîëüçîâàòü ðàäèîíóêëèä 111mCd (Ò1/2 = 43 ìèí.). Äëÿ êîððåêòíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé ÂÓÊ íåîáõîäèìî
1. Fawdry R. //Chem. Aust. 1985. 52. Ð. 97.
2. Òàðàñîâ Í.Ô., Êîäèíà Ã.Å., Êîðñóíñêèé Â.Í. Èòîãè íàóêè è
òåõíèêè. Ñåð. Ðàäèàöèîííàÿ áèîëîãèÿ. 1991. 10. C. 5.
3. Âîçìóùåííûå óãëîâûå êîððåëÿöèè/Ïîä ðåä. Ý. Êàðëññîíà,
Ý. Ìàòòèàñà, Ê. Çèãáàíà. Ì., 1966. Ñ. 25.
4. Marshall A.G. Biophysical Chemistry. N.Y., 1978.
5. Akselrod Z.Z, Kulakov V.N, Sorokin A.A et al. XIII Intern.
Symposium on Medicinal Chemistry, Paris – September 19-23,
1994. Book of abstr., Ð. 371.
6. Akselrod Z.Z, Kulakov V.N., Sorokin A.A et al. J. Radioanal.
Nucl. Chemistry-Letters, 1995. 199(5). Ð. 357.
7. Àêñåëüðîä Ç.Ç., À.À.Ñîðîêèí À.À., Êóëàêîâ Â.Í. è äð. Òåç.
äîêë. Ìåæäóíàð. ñîâåù. «ßäåðíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ è ñòðóêòóðà àòîìíîãî ÿäðà». Ñ.-Ïá., 1995. Ñ. 377.
8. Akselrod Z.Z., Kulakov V.N., Sorokin A.A et al. 10-th Int. Conf.
on Hyperfine Interactions, Leuven, Belgium, 1995. Book of
Abstracts. Absr. P257-TH.
9. Akselrod Z.Z, Kulakov V.N, Sorokin A.A et al. ibid. Absr. P258TH.
10. Singh U.C., Weiner P.K., Caldwell G.W., Kolman P.A. AMBER
(UCSF) – version 3.0. Dpt. of Farm. Chem., Univ. of Calif.
San Calif., San Francisco, 1986.
11. Ñíåëë À. Âëèÿíèå ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà íà àòîìû è
ìîëåêóëû. Àëüôà-, áåòà- è ãàììà-ñïåêòðîñêîïèÿ. Ì., 1969.
Âûï. 4. Ñ. 222.
12. Äÿòëîâà Í.Ì., Òåìêèíà Â.À, Ïîïîâ Ë.È. Êîìïëåêñîíû è
êîìïëåêñîíàòû ìåòàëëîâ. Ì., 1988.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 05.11.96