In de ontwikkelingsfase van medicijnen is het van belang dat je weet waar in het lichaam een middel dat je een patiënt toedient eindigt. Dat kan onder meer door koolstofisotopen (¹³C of ¹⁴C) in te brengen in het farmaceutisch actieve molecuul. Koolstof vormt bij vrijwel alle medicijnen de moleculaire ruggengraat en leent zich dus goed voor zo’n label. De moeilijkheid zit hem echter in dat labelen zelf.

¹³C of ¹⁴C breng je doorgaans in een molecuul door de gassen CO of CO₂. Maar werken met (giftige) gassen die ook nog eens radioactief zijn brengt een hoop gedoe met zich mee. Onderzoekers van farmaceut Merck en de Canadese McGill University komen nu met een methode die het labelproces een stuk eenvoudiger en veiliger maakt. Ze ontdekten dat je, in het geval van carbonzuurgroepen [R(C=O)OH], ook een nikkelkatalysator kunt gebruiken in combinatie met een commerciële bron van ¹³C of ¹⁴C.

Het gaat om de makkelijk verkrijgbare katalysatoren Ni(COD)₂ en LNi(CO)₃, waarbij L een fosfine is. Deze katalysator los je op met het te labelen carbonzuur en gelabeld benzoylchloride (of iets vergelijkbaars). De katalysator verwisselt zijn fosfine voor een chloride, ‘plukt’ vervolgens het C=O-gedeelte van het gelabelde molecuul en verwisselt die dan met de C=O-groep van je doelmolecuul, waardoor je uiteindelijk een mengsel overhoudt van gelabelde en ongelabelde moleculen. Scheid je die van de koolstofbron, dan kun je je gelabelde doelmolecuul in gebruik nemen.

Deze methode is breed toepasbaar op allerlei soorten carbonzuren: alkyl-, benzyl, aryl, heteroaryl en vinylstaarten behoren allemaal tot de mogelijkheden. Het uitwisselpercentage ligt zo rond de 30% (a high level, aldus de onderzoekers) en de opbrengsten tussen de 75 en 99%. Ook reeds ontwikkelde farmaceutische of natuurstoffen zijn op deze manier te labelen, zo laat het team zien. Geen radioactief gas of dure opstellingen meer nodig dus.

Kinney, R.G. et al. (2024) Nat. Chem., DOI: 10.1038/s41557-024-01447-7