В ТГУ упростили получение важных лекарственных молекул

Химики Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали новый метод синтеза пиразолов и пиразолинов. Эти соединения являются ключевыми компонентами многих современных лекарств, используемых, например, в борьбе с раком или СПИДом. Особенность подхода в возможности «управления» процессом синтеза путём изменения пропорций реагентов, что позволяет получать различные типы соединений с высокой селективностью.

Исследователи НИЛ-13 им. С.П. Коршунова «Органический синтез и анализ» ТГУ работали со сложными органическими молекулами, имеющими несколько активных центров для химических превращений. Вторым ключевым компонентом выступал гидразин – высокоактивный реагент, содержащий азот. Учёные установили, что, просто меняя пропорции исходных веществ, можно точно контролировать, какие именно полезные химические соединения получатся.

– Если взять компоненты в пропорции 1:1, реакция идёт по первому пути, и в результате образуются так называемые пиразолины – циклические молекулы, крайне востребованные в фармакологии. Выход полезного продукта достигает 92%, – поясняет профессор ТГУ Александр Голованов. – Если же гидразина добавить с значительно больше, реакция переключается на второй путь, и получаются другие ценные соединения – пиразолы (выход 79-84%). Фактически работа выполнена руками моего аспиранта – Евгения Затынацкого. Исследования выполнялись в содружестве с Уфимским институтом химии и профессором Станиславом Грабовским.

Раньше пиразолы получали классическим методом, то есть, смешивали органические соединения с гидразином. Однако этот подход был неидеален: часто вместо одного нужного вещества образовывалась смесь похожих продуктов, которые было очень трудно разделить. Многие реакции приходилось проводить при высоких температурах, долго или с использованием агрессивных химикатов. Но главной проблемой была недостаточная гибкость метода. В частности, он плохо подходил для создания сложных молекул с заданными свойствами, так как не позволял легко добавлять в нужные места молекулы важные для биологической активности специфические фрагменты.

Именно эти ограничения и помог преодолеть новый подход, разработанный в ТГУ. Химики не просто наблюдали за результатом, но и досконально изучили механизм процесса с помощью современных методов анализа, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса и рентгеноструктурный анализ. Они экспериментально доказали, что пиразолы и пиразолины образуются параллельно, а не превращаются друг в друга, что делает метод особенно чистым и эффективным.

– Самое ценное в том, что нам удалось получить чистые пиразолины в их первоначальном виде, – говорит Евгений Затынацкий. –  Раньше их синтез был практически невозможен. Эти молекулы очень «капризные»: у них есть особо активное место – атом азота, которое легко реагирует даже с воздухом и может испортить вещество. Поэтому, чтобы их изучать, химикам приходилось их временно «защищать». При должных условиях это активное место пиразолина остаётся доступным для прикрепления к нему других частей, что крайне важно для создания новых соединений, а, следовательно, для разработки новых, более эффективных лекарств.

Результаты своего исследования учёные отразили в статье, которая опубликована в Tetrahedron – престижном международном научном журнале, в котором публикуются статьи по органической химии и её применении в смежных дисциплинах.