¿Qué le ocurre químicamente a la tiroxina acuosa marcada con 5'-radiol (prohormona tiroidea) cuando su I-131 sufre una desintegración beta+gamma?

Question

Relacionado con esta pregunta acerca de $\ce{^{14}C}$ desintegración beta en $\ce{CO2}$ ¿Qué ocurre cuando el $\ce{^{131}I}$ en tiroxina radiomarcada ( prohormona tiroidea o "T $_4$ ") sufre una desintegración beta-plus-gamma para formar $\ce{^{131}Xe}$ ?

Para reducir el alcance de la pregunta a algo manejable, supongamos que a pesar de su baja solubilidad acuosa la tiroxina está en solución diluida en agua desionizada, y que lleva un único $\ce{^{131}I}$ en el $5'$ posición (haga clic en la imagen para ampliarla):

Además, como se ha señalado anteriormente, supongamos que el $\ce{^{131}I}$ sufre su mecanismo más común de la desintegración en tándem de electrones y rayos gamma:

$$ \ce{^{131}_{53}I -> ^{131}_{54}Xe + \beta^-~+ \gamma} $$

Supongo que la especie química resultante restante comenzará como un catión (muy transitorio) portador de xenón:

¿Y ahora qué?

Answer 1

Cuando se produce la desintegración beta es probable que se rompa el enlace C-I (o ahora C-Xe). . El electrón emitido en la desintegración beta volará lejos de la molécula, el átomo de xenón cargado positivamente recogerá ahora un electrón de la solución acuosa.

Hay que tener en cuenta el efecto Szilárd-Chalmers, es típico que cuando se produce una desintegración radiactiva se rompan los enlaces con el átomo en el que se desintegran. La energía de retroceso de la emisión beta debería ser capaz de romper el enlace C-I.

Sospecho que el enlace se romperá para formar un radical arilo centrado en el carbono. Este es un radical orgánico de muy alta energía que probablemente reaccionará con el oxígeno disuelto para formar un radical Ar-O-O.. Este a su vez abstraerá un hidrógeno de otra molécula orgánica para formar Ar-O-O-H.

Cuando esto se descompone el enlace O-O se romperá formando así ArO. y HO. El ArO. abstraerá un hidrógeno de otro soluto orgánico para formar un fenol. Sé que la 8-hidroxi-20-desoxiguanosina (8-OHdG) en orina está asociada con la exposición a la radiación en humanos. Véase S. Kato et. al. JOURNAL OF PEDIATRICS, 2015, volumen 167, páginas 1369 y siguientes. Véase también el trabajo de Martin Tondel et. al., ARCHIVES OF ENVIRONMENTAL CONTAMINATION AND TOXICOLOGY, 2005, volumen 48, páginas 515-519.

Este trabajo sobre este marcador de ADN para el daño por radiación apoya en mi opinión la hipótesis de que la autoradiolisis de la tiroxina creará compuestos hidroxilados. Cuando S. Cefova et al. irradiaron emulsiones de nitrobenceno y agua, observaron la formación de nitrofenoles, lo que refuerza la idea de que el producto será un compuesto fenólico.

Answer 2

Mi suposición sería la siguiente: Lo más probable es que el electrón generado por la desintegración se dirija hacia el O o hacia el H. En ambos casos, el oxígeno (debido a su electronegatividad) atraerá el electrón formando un ion, y el hidrógeno se desplazará. El oxígeno formará un doble enlace y se estabilizará. El hidrógeno atacará al xenón y ocupará su lugar, ya que así la molécula será más estable. El xeonon saldrá flotando.

Eso es lo que me parece lógico que ocurra en una solución acuosa. Lo que ocurrirá en el cuerpo humano podría ser diferente, ya que lo más probable es que haya diferentes moléculas en las proximidades de la molécula de tiroxina.

A continuación se muestra un tosco dibujo en pintura con el fin de ayudarle a visualizar.