Химики разработали метод получения новых органических веществ на основе простой реакции, запускаемой органическими соединениями серы. Для этого авторы провели несколько возможных вариантов превращений, меняя их компоненты, и создали 31 продукт с эффективностью до 95%. Полученные вещества имели структуру, сходную с препаратами, обладающими противовоспалительной, антибактериальной и противоопухолевой активностью. Они могут лечь в основу новых лекарственных соединений. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters.
Рисунок 1. Структуры синтезированных в работе веществ и известного противоопухолевого антибиотика митомицина С. Источник: Николай Ростовский.
Тиол-еновая реакция — химическая реакция, в которой два углеродных фрагмента связываются между собой через атом серы, — широко применяется в медицине и в химии материалов, например, для сшивки полимеров и создания сеток, а также для модификации наночастиц. Эту реакцию также потенциально можно использовать для создания новых содержащих серу малых молекул, таких как аминокетоны — соединений с амино- и кислородсодержащей группами, которые могли бы стать лекарствами. Однако для решения этой задачи нужно специально подбирать компоненты и условия реакции.
Рисунок 2. Структура одного из полученного азиридина по данным рентгеноструктурного анализа. Источник: Николай Ростовский.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) впервые получили содержащие серу аминокетоны, соединив молекулы, содержащие азот, с веществами, содержащими серу. Для этого авторы опробовали разные комбинации добавок и растворителей. Оптимальным оказалось использование карбоната калия: он плохо растворяется в органических растворителях, и поэтому после проведения реакции легко удаляется из смеси. В результате в мягких условиях при комнатной температуре ученые получили 16 веществ с высокой эффективностью (до 95%), что важно для возможного внедрения процесса в промышленность.
Рисунок 3. Участники научного коллектива Глеб Титов, Николай Ростовский и Назар Мошненко. Источник: Николай Ростовский.
С помощью открытой реакции исследователи модифицировали известные препараты с противовоспалительным и антибактериальным действием и получили из них аминокетоны. Синтезированные соединения потенциально могут лечь в основу новых лекарств.
Используя в этой реакции более сложные предшественники, химики обнаружили, что образующиеся аминокетоны переходят в азиридины — циклические соединения, состоящие из двух атомов углерода и атома азота. Ученые синтезировали 15 вариантов азиридинов, молекулы которых имеют тот же структурный фрагмент, что и природные вещества с противораковой активностью, поэтому полученные соединения потенциально могут использоваться при создании таких лекарств.
«Мы впервые смогли синтезировать уникальные аминокетоны и азиридины, причем с помощью реакции, которая отличается простотой, высокой скоростью и протекает при комнатной температуре. Это исследование станет отправной точкой для нового развития хорошо известной тиол-еновой реакций. Полученные результаты потенциально позволят разрабатывать новые противораковые и противовоспалительные лекарства. В дальнейшем мы планируем продолжить работу по синтезу новых веществ для лечения социально-значимых заболеваний на основе превращений доступных органических молекул», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Николай Ростовский, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой органической химии Санкт-Петербургского государственного университета.