Химики Уральского федерального университета (УрФУ) разработали простой и высокоэффективный способ направленного синтеза широкого ряда новых веществ. Он потенциально пригоден для получения противоопухолевых препаратов. С его помощью ученые получили порядка 50 таких соединений, о чем свидетельствует публикация в журнале SynOpen.
Речь идет о реакции [3+2]-циклоприсоединения между тремя атомами азометин-илидов и двумя атомами сопряженных алкенов.
В молекуле илида положительный и отрицательный заряды располагаются на разных атомах. Это позволяет илидам вступать в реакции с огромным количеством соединений, в том числе с представленными в нашей статье. Алкены — в нашем случае нитрохромены — это органические соединения с двойной связью между атомами углерода. Химическая активность нитрохроменов под воздействием нитрогруппы в их структуре существенно увеличивается, что также позволяет им вступать в более широкий спектр реакций, — объясняет Николай Зимницкий, ассистент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ, соавтор статьи и исследования.
Строительные блоки, из которых состоят илиды, — аминокислоты и аценафтенхинон, а также их производные, — обладают биологической активностью. То же можно сказать и о хроменах. Некоторые производные этих строительных блоков (в том числе непосредственно представленные в природе, к примеру, хорсфилин — алкалоид, содержащийся в Horsfieldia superba и обладающий обезболивающим действием), уже зарекомендовали себя как соединения с выраженными противоопухолевыми, антимутагенными, антивоспалительными, противотуберкулезными, антималярийными, антимикробными, противогрибковыми свойствами, как улучшающие питание клеток и способствующие развитию памяти.
«Это значит, что вещества, синтезированные путем „сложения“ илидов и хроменов, тоже с большой вероятностью будут демонстрировать биологическую активность. Подтверждения этого мы видим в совместных работах с биологами нашего института. Многие соединения, созданные ранее и нами, и другими научными коллективами и родственные тем, которые мы синтезировали и описали в данной статье, обладают способностью запускать апоптоз — процесс „умирания“, гибели клеток. При этом раковые клетки уничтожаются активнее и быстрее, а обычные клетки при этом выживают. В этой работе мы обнаружили, что сочетание хромен-аминокислота-аценафтенхинон также отличается очень большой химической активностью», — комментирует Николай Зимницкий.
Методом, который представлен в статье, можно синтезировать очень широкий ряд таких соединений и в дальнейшем выбирать из них наиболее подходящие для лечения той или иной болезни. Синтез таких веществ — один из наиболее эффективных и динамично развивающихся подходов к открытию современных лекарств, в том числе против онкологических заболеваний.
Уникальность результатов проведенных исследований еще и в том, что химики УрФУ впервые досконально изучили свойства таких аминокислот, как пипеколиновая и тетрагидроизохинолин-3-карбоновая кислота.
«Эти кислоты очень плохо вступают в подобные реакции. Но нам удалось найти реагенты, с участием которых реакции протекают быстро и продуктивно. Это касается всех проведенных нами реакций: период от их начала до получения готового продукта занимал меньше суток, а выход конечного продукта в большинстве случаев составил 70–80% и выше от теоретического. Так как мы ставили перед собой задачу научиться в короткие сроки синтезировать большое количество новых веществ, можно с уверенностью сказать, что задача выполнена успешно. При этом без использования дорогостоящего оборудования, в условиях невысоких температур и практически без нанесения вреда окружающей среде, то есть экономично и экологично, с соблюдением принципов „зеленой химии“», — подчеркивает Николай Зимницкий.
Изучение свойств нитрохроменов ведется на кафедре органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ с начала 2000-х годов, а разработка реакций циклоприсоединения — с 2013 года. Описанные исследования проведены благодаря поддержке Министерства науки и высшего образования (проект FEUZ-2020-0052) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант 20-03-00716). Ученые нацелены на дальнейшее формирование «библиотек» биологически активных соединений и изучение их биологической активности.
