Tris(hydroxymethyl)aminomethan

Stoff und Kenndaten

Tris(hydroxymethyl)aminomethan, kurz TRIS oder THAM, ist ein farbloser, fester Stoff mit der Summenformel C₄H₁₁NO₃ und einer molaren Masse von 121,14 g·mol⁻¹. Weitere Bezeichnungen sind Tromethamin, Trometamol (INN), 2-Amino-2-(hydroxymethyl)propan-1,3-diol und TRIS-Puffer. Chemisch ist TRIS ein primäres Amin, also eine Verbindung mit einer primären Aminogruppe, und besitzt außerdem drei alkoholische Hydroxygruppen.

Die Dichte beträgt 1,32 g·cm⁻³, der Schmelzpunkt 171–172 °C und der Siedepunkt 219–220 °C bei 1,33 kPa. Das Hydrochlorid schmilzt bei 149 °C. TRIS ist in Wasser mit 678 g·l⁻¹ bei 20 °C sowie in Ethanol gut löslich, in Kohlenwasserstoffen dagegen schwerlöslich bis unlöslich. Als orale LD₅₀ bei der Ratte werden 5900 mg·kg⁻¹ angegeben. Die Stoffangaben nennen keine GHS-Piktogramme sowie keine H- oder P-Sätze; für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel sind dabei besondere Ausnahmen von der Kennzeichnungspflicht zu beachten.

Herstellung

Die Synthese erfolgt in zwei Schritten. Zunächst werden drei Äquivalente Formaldehyd an Nitromethan angelagert. Dabei entsteht Tris(hydroxymethyl)nitromethan. Anschließend wird dessen Nitrogruppe durch Hydrierung mit Raney-Nickel zu einer Aminogruppe reduziert; das Produkt ist Tris(hydroxymethyl)aminomethan.

Pufferwirkung und Temperaturabhängigkeit

TRIS wird in Biochemie, Molekularbiologie, Mikrobiologie und Pharmazie als Puffersubstanz eingesetzt. Ein Puffer hält den pH-Wert einer Lösung bei Zugabe kleiner Mengen von Säuren oder Basen möglichst stabil. Mit einem pKₛ-Wert von 8,2 bei 20 °C besitzt TRIS eine gute Pufferkapazität im Bereich von pH 7,2 bis 9,0.

Wichtig ist die relativ starke Temperaturabhängigkeit seiner Säurekonstante: ΔpKₛ = −0,031 K⁻¹. Beim Abkühlen einer TRIS-Lösung steigt deshalb der pH-Wert, beim Erwärmen sinkt er. Bei Anwendungen, die genaue pH-Werte erfordern, muss die Temperatur daher berücksichtigt werden.

Anwendungen in Biochemie und Molekularbiologie

TRIS ist Bestandteil vieler häufig verwendeter Laborpuffer. Beispiele sind der TE-Puffer bei der DNA-Sequenzierung sowie Elektrophoresepuffer zur Trennung biologischer Moleküle. Bei der SDS-PAGE dient es der Trennung von Proteinen; TAE- und TBE-Puffer werden bei der Agarose-Gelelektrophorese zur Trennung von Nukleinsäuren eingesetzt. Außerdem kommt TRIS in Puffern zum Lösen von Proteinen vor, beispielsweise im TBS-Puffer und im TBS-T-Puffer.

TRIS ist jedoch nicht für jede Anwendung geeignet. Seine primäre Aminogruppe ist reaktiv, und die Verbindung wirkt in verschiedenen Fällen als Protein-Inhibitor, kann also die Funktion bestimmter Proteine hemmen. In solchen Situationen werden beispielsweise Good-Puffer oder anorganische Puffer verwendet.

Pharmazeutische Verwendung und Handelsnamen

Unter der Bezeichnung Trometamol wird der Stoff in verschiedenen pharmazeutischen Darreichungsformen, etwa in Augentropfen, als Hilfsstoff eingesetzt. Er kann den pH-Wert solcher Produkte erhöhen und als Puffer sowie als Emulgator wirken, also die Mischung sonst schlecht mischbarer Flüssigkeiten unterstützen. Außerdem dient Trometamol als Stabilisator in Impfstoffen, beispielsweise gegen SARS-CoV-2, und als Gegenion für saure pharmazeutische Wirkstoffe.

Als Monopräparate werden in Deutschland die Handelsnamen THAM und TRIS sowie ein Generikum genannt. In den Arzneistoffangaben ist Trometamol der Wirkstoffklasse der Azidosetherapeutika zugeordnet; angegeben sind die ATC-Codes B05BB03 und B05XX02.