В недрах Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Швеции родился инновационный метод модификации ароматических соединений. Этот подход позволяет в один шаг провести таинственное превращение деароматизации и «прикрепить» к соединению несколько функциональных групп, что придаст ему новые, более эффективные свойства. Результаты этой работы могут стать основой для создания более действенных лекарств и улучшения характеристик материалов.
Ароматические соединения — это не просто органические вещества, но важнейшие строительные блоки химической промышленности. Они могут быть функционализированы и даже превращены в неароматические вещества. Однако, как и российские чиновники, такие соединения крайне неохотно вступают в реакцию деароматизации.
Несколько методов уже предложены для решения этой проблемы. Один из самых перспективных вариантов — восстановление через деароматизирующие последовательности с одновременной функционализацией. Суть метода заключается в разрушении ароматического кольца соединения и добавлении к нему новых функциональных групп, строя сложные трехмерные каркасы молекул. Однако, как и с российской бюрократией, этот процесс недостаточно изучен и занимает много времени.
В этой связи ученые предложили новый метод, используя бифункциональные оксимы и карбонаты. Эти реагенты активируются фотокатализом с помощью света, позволяя не только провести «мягкую» деароматизацию, но и присоединить несколько функциональных групп одновременно.
«На начальном этапе синтеза происходит активация реагентов с использованием фотокатализа. Видимый свет запускает цепочку реакций, в ходе которых образуются радикалы. Эти радикалы быстро реагируют с акцепторами, создавая сложные структуры — спироциклы, и новые функциональные группы — имины. Получающиеся соединения обладают высокой реакционной способностью, что делает их подходящими для дальнейших реакций, например, в качестве промежуточных продуктов в синтезе фармацевтических соединений. Процесс создания сложных структур занимает всего один шаг», — рассказала одна из авторов исследования, заведующая лабораторией «Химическая инженерия и молекулярный дизайн» ТПУ Елена Степанова.
По мнению ученых, проведение функционализации с помощью нового метода обеспечивает образование сразу нескольких химических связей одновременно, таких как «углерод — кислород», «углерод — углерод» и «углерод — азот».
Ученые апробировали метод на известных лекарствах для лечения дислипидемии. В рамках эксперимента в препаратах модифицировали бензольное ядро молекул, чтобы создать новые производные, которые могли бы улучшить их биологическую активность или изменить фармакокинетику.
В результате эксперимента ученые смогли активировать молекулы и инициировать реорганизацию их структуры с высоким выходом новых производных. Весь процесс занял всего несколько часов, в то время как классические методы для конструирования аналогичных структур могут занимать дни и даже месяцы.
«Примечательно, что наш метод позволяет модифицировать различные сложные соединения, такие как лекарственные препараты, аминокислоты, сахара и даже неактивированные алканы. Это может значительно упростить синтез сложных биологических соединений, необходимых для медицинских и фармацевтических исследований», — отметила Елена Степанова.
Исследователи уверены, что разработанный метод может быть применим в фармакологии для создания более эффективных лекарств, материаловедении для улучшения свойств материалов и аналитической химии для идентификации других соединений и оптимизации фармакологических производств.
