Химики предложили простой способ получения «заготовок» для новых лекарств

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международного коллектива разработали новый химический инструмент для синтеза азотсодержащих молекул, которые выступают «заготовками» для будущих лекарств и органической электроники. Технология позволяет «пересобрать» молекулу за одну реакцию, напрямую соединив два атома азота. Эксперименты показали, что выход целевого вещества с помощью предложенного метода достигает 92 %.

Циклические соединения с азот-азотной связью благодаря своей структуре и химическим свойствам имеют широкое применение в медицине, фармакологии и других областях. Из них, например, делают красители, светочувствительные материалы и органическую электронику, а также фундаментальную основу для создания противовоспалительных препаратов и молекул, взаимодействующих с ферментами и рецепторами.

Пока технологии прямого получения соединений с азот-азотной связью труднодоступны. В основном для их получения используют вещества, где эта связь уже есть. Вокруг нее в несколько этапов ученые «достраивают» остальную молекулу. Другие методы требуют сложных каталитических систем и реагентов. Авторы предложили новый метод — скелетное редактирование. Он позволяет в один реакционный шаг получить азот-азотное соединение.

«В основе технологии лежит «перекраивание» молекулы: связи внутри исходной молекулы разрываются, атомы меняют взаимное расположение и после этого между двумя атомами возникает новая связь. При этом, метод позволяет, как в конструкторе, менять исходные компоненты и получать множество различных соединений по одной общей схеме. Это особенно важно для медицинской химии, где необходимо быстро синтезировать десятки и сотни похожих молекул, чтобы затем сравнивать их биологические свойства для выбора лучшей основы будущего лекарства», — рассказала один из авторов исследования, заведующая лаборатории «Химическая инженерия и молекулярный дизайн» ТПУ Елена Степанова.

В качестве исходного вещества ученые взяли оксадиазолидиноны. Это устойчивые пятичленные соединения, которые можно получить из широко распространенных бензальдегидов и нитроаренов. Их соединили с алкинами или алкенами с кратными углерод-углеродными связями. Реакция проходила с добавлением йодида меди(I). Он активировал связь азот–кислород, помогал раскрыть исходное кольцо и отделить углекислый газ, а затем направлял сборку нового кольцевого каркаса со связью азот–азот.

Результаты лабораторных экспериментов показали, что новая технология с алкинами позволила получить более 30 соединений с выходами целевого вещества с азот-азотной связью от 62 до 89 %, а с использованием алкенов — более 40 соединений с выходом целевого продукта до 92 %. Полученные соединения ученые проверили методом монокристальной рентгеновской дифракции, подтвердив их структуру.

«Расчеты показывают, что технология применима для широкого набора химических групп, в том числе, и для поздней модификации сложных молекул, где необходимо на заключительных стадиях синтеза добавить к молекуле азотсодержащий цикл, не разрушив остальные ее части. Это позволит в перспективе упростить получение библиотек соединений для фармацевтического скрининга, разработку новых функциональных материалов и модификацию сложных природных веществ», — отметила Елена Степанова.

Дальнейшие исследования авторы планируют посвятить расширению круга подходящих веществ и разработке стереоселективной версии процесса синтеза, который позволит контролировать трехмерное строение получаемых молекул.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации