Direkter katalytischer H/T-Austausch

Für die direkte Markierung von Molekülen mit Tritium stehen verschiedene homogene Iridium(I)-Katalysatoren zur Verfügung. Je nach Art des Katalysators werden für den Einbau von Tritium unterschiedliche dirigierende Substratgruppen genutzt. Prominente Beispiele dafür sind die von Robert Crabtree und William Kerr entwickelten Katalysatoren, die Tritium an aromatischen Systemen in ortho-Positionen zu den dirigierenden Gruppen einbauen. 

Bei "Rhodium Black" handelt es sich um fein verteiltes, metallisches Rhodium mit einer grossen katalytisch aktiven Oberfläche. Rhodium black ist in der Lage, Wasserstoff in unmittelbarer Nähe von Stickstoffatomen und Pyridin-Stickstoffatomen durch Tritium zu ersetzen. Im Vergleich zu Iridium(I)-Katalysatoren handelt es sich hierbei um eine heterogene Katalyse. Der Katalysator kann nach der Reaktion durch Filtration abgetrennt werden.

Metallische Nanopartikel als neuartige Katalysatoren für den Wasserstoffisotopenaustausch sind Gegenstand aktueller Forschung in unserer Firma. In mehreren wissenschaftlichen Arbeiten konnten wir aufzeigen, dass sich metallische Nanopartikel durch einen höheren Markierungsgrad auszeichnen, als herkömmliche und kommerziell erhältliche heterogene Katalysatoren. Ausserdem heben sie sich durch ihre aussergewöhnliche Selektivität beim Einbau von Tritium in komplexe biologische und pharmazeutische Moleküle hervor. In unserem Labor verwenden wir Ruthenium-, Rhodium-, Palladium- und Iridium-Nanopartikel. Die verschiedenen Metalle ergänzen sich in ihrer Selektivität bei der Tritium-Markierung und führen so oft zu hohen spezifischen Aktivitäten im markierten Produkt.

Wasserstoffatome in alpha-Position von tertiären Aminen können photokatalytisch durch Tritium ersetzt werden. Mit dieser Methode lassen sich sehr hohe spezifische Aktivitäten erzielen. Bestimmte funktionelle Gruppen können allerdings zu Nebenreaktionen führen.

Substrate können als Feststoffe auf einem geeigneten Katalysator adsorbiert und anschliessend bei hohen Temperaturen (>200 °C) einer Tritium-Atmosphäre ausgesetzt werden. Es ist jedoch schwer vorherzusagen, welche spezifischen Aktivitäten damit erreicht werden. Die Methode ist nur für thermisch stabile Moleküle mit einem hohen Schmelz- und Zersetzungspunkt geeignet. Von Vorteil ist, dass Chiralitätszentren während der Reaktion in der Regel erhalten bleiben.