噴替酸

噴替酸
	IUPAC名; N,N′-{[(Carboxymethyl)azanediyl]di(ethane-2,1-diyl)}bis[N-(carboxymethyl)glycine]
別名	DTPA; H5dtpa; 二乙烯三胺五乙酸; 二乙三胺五乙酸；二乙烯三胺五醋酸；二乙三胺五醋酸
識別
CAS號	67-43-6
PubChem	3053
ChemSpider	2945
SMILES	C(CN(CC(=O)O)CC(=O)O)N(CCN(CC(=O)O)CC(=O)O)CC(=O)O;
ChEBI	35739
性質
化學式	C14H23N3O10
摩爾質量	393.35 g·mol−1
外觀	白色晶體
熔點	220 °C（493 K）
沸點	高溫下分解
溶解性（水）	<0.5 g/100 mL
pKa	~1.80 (20 °C)
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

噴替酸（英文：Pentetic acid）或二乙烯三胺五乙酸或二乙三胺五乙酸（英文：diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA）是由二亞乙基三胺骨架與5個羧基構成的氨基多羧酸。化學式：C₁₄H₂₃N₃O₁₀ 。其可視為乙二胺四乙酸（EDTA）的延伸和EDTA的類似物。在水中有限可溶。

配位性質[編輯]

DPTA的共軛鹼DPTA^5-對金屬離子有高親和性。其含有的3個氮原子和5個羧酸根—COO^-，因此為潛在的八齒配體。與EDTA相比，DPTA絡合物穩定常數比ETDA高100倍^[2]。作為螯合劑，DPTA可與金屬離子形成八配位絡合物，其形成的絡合物中心金屬離子可與1個水分子進行額外配位^[3] 。對於過渡金屬離子，其配位數通常小於8，因此在與DTPA形成螯合物後，DTPA可與其他試劑像噴地肽（英語：pendetide）衍生物一樣進行結合。比如DTPA與Cu(II)結合形成的絡合物中，DPTA以3個氮原子和5個羧酸根中3個以六齒配體的形式進行結合^[4]。

螯合劑[編輯]

類似常用的EDTA一樣，DTPA主要用作螯合劑與金屬離子進行絡合。

DTPA被用作鈽（Pu），錒（Ac）等錒系元素放射性材料的處理^[3]。理論上，這些絡合物更傾向於通過尿液排泄出人體，因此常以噴特酸鈣（Ca-DTPA），噴特酸鋅（Zn-DTPA）形式進行給藥，因為這些低價金屬離子更容易被高價金屬離子取代，同時防止器官對其利用與消耗。已經發現與PDTPA絡合的錒系金屬離子有釷（IV）、鈾（IV）、錼（IV）和鈰（III/IV）^[5]。

2004年8月，美國FDA決定採用更安全和有效的Zn-DTPA和Ca-DTPA作為吸入或通過其他方式被內源性污染的鈽（Pu）、鋂（Am）或鋦（Cm）的患者的治療方案。其推薦的質量方案是先採用Ca-DTPA，因為研究表明Ca-DTPA在被鈽、鋂或鋦體內污染後的前24小時內最為有效，在此之後，Ca-DTPA 和Zn-DTPA 在減少體內鈽、鋂或鋦污染方面同樣有效，而且Zn-DTPA不太可能消耗人體中Zn和其他對健康至關重要的金屬。對吸入放射性污染的患者，可用霧化吸入給藥；對於內源性或其他方式導致的污染可通過靜脈注射給藥^[6]。

DTPA也可用作磁共振成像造影劑。DTPA與釓離子（Ga³⁺）形成可溶性絡合物後，可以提高磁共振成像的解析度。這是因為Ga-DTPA改變了其周圍水分子中氫原子的核磁共振弛豫行為，增加的MRI圖像的對比度^[7]。

DPTA與亞鐵離子（Fe²⁺）形成的Fe-DTPA絡合物溶液（10-11 wt. %）可用於水生植物肥料，Fe²⁺，因為Fe²⁺是水生植物必須的微量金屬元素。Fe²⁺與DPTA結合防止了Fe²⁺在溶有氧氣的水中氧化形成Fe(OH)₃, or Fe₂O₃ · n H₂O難溶性氫氧化物。其有助於將水體中的Fe²⁺，Fe³⁺維持在溶解形式（通常是Fe^II-DTPA和Fe^III-DTPA混合物形式），從而提高了水生植物對鐵的生物利用度。目前對於DTPA在多大程度上能防止可溶性Fe2+免受空氣氧化，以及Fe^III-DTPA是否僅僅因為其溶解度增大而不能被水生植物直接吸收。在無DPTA存在自然條件下，Fe²⁺在下相比於Fe³⁺更容易被生物吸收，因為Fe²⁺溶解度是Fe³⁺的100倍。

在造紙業中，DTPA用於去除可溶性的Fe²⁺、Fe³⁺，以及Mn，Cu等具有氧化還原活性的金屬離子，防止這些離子會催化過氧化氫分解（根據芬頓反應機理，H₂O₂被 Fe²⁺離子還原）^[8]。其保護了造紙過程中無氯造紙工藝過程中用於漂白的過氧化氫原料的氧化容量.^[9]。每年有幾千噸DTPA被生產用於減少這一造紙過程中H₂O₂的損失^[2]。

DTPA的螯合性質還被用於髮型產品中鈣、錳離子的失活、同時被用於150種化妝品中^[10]。

生物化學特性[編輯]

DTPA比EDTA更有效地使Fe²⁺/Fe³⁺,Mn²⁺/Mn⁴⁺,Cu⁺/Cu²⁺等具有氧化還原活性金屬離子失活。防止這些金屬離子持續在細胞內誘導過氧化物和超氧化物成的氧化損傷^[11]^[8]。DTPA還被用於金屬離子的氧化還原活性的生物檢定。

環境影響[編輯]

DTPA作為螯合劑有一個意想不到的環境負面影響，其對於硫酸鹽製漿污水的活性污泥法處理有害^[12]。全球生產的幾千噸DTPA主要用於包括全無氯漂白（TCF）和無氯漂白（ECF）兩種無氯工藝硫酸鹽製漿過程中防止Mn，Fe離子導致的H₂O₂誘導分解^[2] 。DTPA 降低了活性污泥的生物需氧量，從而降低了微生物活性。

衍生物[編輯]

基於DTPA的三胺五羧酸骨架結構與金屬離子的高親和性，在醫藥方面誕生了一些和DTPA結構相似的化合物：

在替伊莫單抗（英語：Ibritumomab tiuxetan）中的螯合劑tiuxetan即為在DTPA基礎上進行修飾得到。在DTPA骨架上引入了甲基和一個異硫氰苄基得到.^[13]。

銦(¹¹¹In)卡羅單抗噴地肽（Indium (111In) capromab pendetide（英語：Indium (111In) capromab pendetide））和銦[¹¹¹In]沙妥莫單抗噴地肽（Indium (111In) satumomab pendetide（英語：Indium (111In) satumomab pendetide））中的螯合劑噴地肽（英語：pendetide）(GYK-DTPA)是由DTPA與甘氨酸（G）、酪氨酸（Y）和賴氨酸（K）構成的肽類螯合劑,並於與單抗螯合^[14]。
DTPA與其衍生物與釓離子螯合作為磁共振成像造影劑，如馬根維顯。
鎝-99m（Tc-99m）與DTPA螯合物用於肺通氣/灌注掃描（英語：ventilation perfusion (V/Q) scans）、放射性同位素腎圖掃描（英語：radioisotope renography）和核醫學掃描^[15]。

參考文獻[編輯]

^ Moeller, T.; Thompson, L. C. Observations on the rare earths—LXXV(1): The stabilities of diethylenetriaminepentaacetic acid chelates. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 1962, 24, 499.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 J. Roger Hart "Ethylenediaminetetraacetic Acid and Related Chelating Agents" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.doi:10.1002/14356007.a10_095
^ ^3.0 ^3.1 Deblonde, Gauthier J.-P.; Kelley, Morgan P.; Su, Jing; Batista, Enrique R.; Yang, Ping; Booth, Corwin H.; Abergel, Rebecca J. Spectroscopic and Computational Characterization of Diethylenetriaminepentaacetic Acid/Transplutonium Chelates: Evidencing Heterogeneity in the Heavy Actinide(III) Series. Angewandte Chemie International Edition. 2018, 57 (17): 4521–4526. ISSN 1521-3773. OSTI 1426318. PMID 29473263. doi:10.1002/anie.201709183  （英語）.
^ V. V. Fomenko, T. N. Polynova, M. A. Porai-Koshits, G. L. Varlamova and N. I. Pechurova Crystal structure of copper (II) diethylenetriaminepentaacetate monohydrate Journal of Structural Chemistry, 1973, Vol. 14, 529. doi:10.1007/BF00747020
^ (2) Brown, M. A.; Paulenova, A.; Gelis, A. V. "Aqueous Complexation of Thorium(IV), Uranium(IV), Neptunium(IV), Plutonium(III/IV), and Cerium(III/IV) with DTPA" Inorganic Chemistry 2012, volume 51, 7741-7748. doi:10.1021/ic300757k
^ "FDA Approves Drugs to Treat Internal Contamination from Radioactive Elements" (press release). United States Food and Drug Administration. 19 June 2015 [4 August 2004] [2 August 2016].
^ Caravan, Peter; Ellison, Jeffrey J.; McMurry, Thomas J. ; Lauffer, Randall B. "Gadolinium(III) Chelates as MRI Contrast Agents: Structure, Dynamics, and Applications" Chem. Revs. 1999, volume 99, pp. 2293–2342.
^ ^8.0 ^8.1 Cohen, Gerald; Lewis, David; Sinet, Pierre M. Oxygen consumption during the Fenton-type reaction between hydrogen peroxide and a ferrous-chelate (Fe²⁺-DTPA). Journal of Inorganic Biochemistry. 1981, 15 (2): 143–151. ISSN 0162-0134. doi:10.1016/S0162-0134(00)80298-6.
^ Colodette, J. L. (1987). Factors affecting hydrogen peroxide stability in the brightening of mechanical and chemi-mechanical pulps (Doctoral dissertation, State University of New York College of Environmental Science and Forestry).
^ Burnett, L. C. "Final Report on the Safety Assessment of Pentasodium Pentetate and Pentetic Acid as Used in Cosmetics" International Journal of Toxicology 2008, 27, 71-92.
^ Fisher, Anna E.O.; Maxwell, Suzette C.; Naughton, Declan P. Superoxide and hydrogen peroxide suppression by metal ions and their EDTA complexes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2004, 316 (1): 48–51. ISSN 0006-291X. PMID 15003509. doi:10.1016/j.bbrc.2004.02.013.
^ Larisch, B.C.; Duff, S.J.B. Effect of H₂O₂ and DTPA on the characteristics and treatment of TCF (totally chlorine-free) and ECF (elementally chlorine-free) kraft pulping effluents. Water Science and Technology. 1997, 35 (2–3). ISSN 0273-1223. doi:10.1016/S0273-1223(96)00928-6.
^ Milenic, Diane E.; Erik D. Brady; Martin W. Brechbiel. Antibody-targeted radiation cancer therapy. Nat Rev Drug Discov. June 2004, 3 (6): 488–99. ISSN 1474-1776. PMID 15173838. S2CID 22166498. doi:10.1038/nrd1413.
^ Liu, Shuang. Bifunctional coupling agents for radiolabeling of biomolecules and target-specific delivery of metallic radionuclides. Advanced Drug Delivery Reviews. 2008-09-15, 60 (12): 1347–70. ISSN 0169-409X. PMC 2539110 . PMID 18538888. doi:10.1016/j.addr.2008.04.006.
^ Chowdhury, Rajat; Wilson, Iain; Rofe, Christopher; Lloyd-Jones, Graham. Radiology at a Glance. John Wiley & Sons. 2013-07-08: 109. ISBN 9781118691083 （英語）.

This article incorporates material from Facts about DTPA, a fact sheet produced by the United States Centers for Disease Control and Prevention.

[1] Moeller, T.; Thompson, L. C. Observations on the rare earths—LXXV(1): The stabilities of diethylenetriaminepentaacetic acid chelates. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 1962, 24, 499.

[Ullmann-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 J. Roger Hart "Ethylenediaminetetraacetic Acid and Related Chelating Agents" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.doi:10.1002/14356007.a10_095

[ReferenceA-3] 3.0 ^3.1 Deblonde, Gauthier J.-P.; Kelley, Morgan P.; Su, Jing; Batista, Enrique R.; Yang, Ping; Booth, Corwin H.; Abergel, Rebecca J. Spectroscopic and Computational Characterization of Diethylenetriaminepentaacetic Acid/Transplutonium Chelates: Evidencing Heterogeneity in the Heavy Actinide(III) Series. Angewandte Chemie International Edition. 2018, 57 (17): 4521–4526. ISSN 1521-3773. OSTI 1426318. PMID 29473263. doi:10.1002/anie.201709183  （英語）.

[4] V. V. Fomenko, T. N. Polynova, M. A. Porai-Koshits, G. L. Varlamova and N. I. Pechurova Crystal structure of copper (II) diethylenetriaminepentaacetate monohydrate Journal of Structural Chemistry, 1973, Vol. 14, 529. doi:10.1007/BF00747020

[5] (2) Brown, M. A.; Paulenova, A.; Gelis, A. V. "Aqueous Complexation of Thorium(IV), Uranium(IV), Neptunium(IV), Plutonium(III/IV), and Cerium(III/IV) with DTPA" Inorganic Chemistry 2012, volume 51, 7741-7748. doi:10.1021/ic300757k

[USFDA-6] "FDA Approves Drugs to Treat Internal Contamination from Radioactive Elements" (press release). United States Food and Drug Administration. 19 June 2015 [4 August 2004] [2 August 2016].

[7] Caravan, Peter; Ellison, Jeffrey J.; McMurry, Thomas J. ; Lauffer, Randall B. "Gadolinium(III) Chelates as MRI Contrast Agents: Structure, Dynamics, and Applications" Chem. Revs. 1999, volume 99, pp. 2293–2342.

[Cohen_1981-8] 8.0 ^8.1 Cohen, Gerald; Lewis, David; Sinet, Pierre M. Oxygen consumption during the Fenton-type reaction between hydrogen peroxide and a ferrous-chelate (Fe²⁺-DTPA). Journal of Inorganic Biochemistry. 1981, 15 (2): 143–151. ISSN 0162-0134. doi:10.1016/S0162-0134(00)80298-6.

[Colodette_1987-9] Colodette, J. L. (1987). Factors affecting hydrogen peroxide stability in the brightening of mechanical and chemi-mechanical pulps (Doctoral dissertation, State University of New York College of Environmental Science and Forestry).

[10] Burnett, L. C. "Final Report on the Safety Assessment of Pentasodium Pentetate and Pentetic Acid as Used in Cosmetics" International Journal of Toxicology 2008, 27, 71-92.

[Fisher_2004-11] Fisher, Anna E.O.; Maxwell, Suzette C.; Naughton, Declan P. Superoxide and hydrogen peroxide suppression by metal ions and their EDTA complexes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2004, 316 (1): 48–51. ISSN 0006-291X. PMID 15003509. doi:10.1016/j.bbrc.2004.02.013.

[Larisch_1997-12] Larisch, B.C.; Duff, S.J.B. Effect of H₂O₂ and DTPA on the characteristics and treatment of TCF (totally chlorine-free) and ECF (elementally chlorine-free) kraft pulping effluents. Water Science and Technology. 1997, 35 (2–3). ISSN 0273-1223. doi:10.1016/S0273-1223(96)00928-6.

[13] Milenic, Diane E.; Erik D. Brady; Martin W. Brechbiel. Antibody-targeted radiation cancer therapy. Nat Rev Drug Discov. June 2004, 3 (6): 488–99. ISSN 1474-1776. PMID 15173838. S2CID 22166498. doi:10.1038/nrd1413.

[14] Liu, Shuang. Bifunctional coupling agents for radiolabeling of biomolecules and target-specific delivery of metallic radionuclides. Advanced Drug Delivery Reviews. 2008-09-15, 60 (12): 1347–70. ISSN 0169-409X. PMC 2539110 . PMID 18538888. doi:10.1016/j.addr.2008.04.006.

[15] Chowdhury, Rajat; Wilson, Iain; Rofe, Christopher; Lloyd-Jones, Graham. Radiology at a Glance. John Wiley & Sons. 2013-07-08: 109. ISBN 9781118691083 （英語）.

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