Исследователи Тольяттинского государственного университета (ТГУ) вместе с коллегами из Уфимского института химии совершили значимый прорыв в области органического синтеза. Команда под руководством профессора Александра Голованова и при участии Евгения Затынацкого и Станислава Грабовского разработала инновационный способ получения пиразолов и пиразолинов — молекул, лежащих в основе большого числа современных лекарств. Это достижение открывает путь к созданию более эффективных и селективных фармацевтических средств, а также потенциально облегчает производство препаратов для терапии онкологических, вирусных и других заболеваний.
Инновационный метод синтеза: в чем его суть?
Основная черта новой методики заключается в возможности точно управлять направлением химической реакции благодаря изменению соотношения исходных реагентов. В роли исходных молекул выступили сложные органические соединения с несколькими активными центрами, а ключевой реагент — азотсодержащий гидразин. Варируя пропорции, ученые научились добиваться селективного образования либо пиразолинов, либо пиразолов, что радикально повышает чистоту продукта и облегчает последующую работу с ним.
Выбор нужной молекулы — вопрос пропорций
Профессор Александр Голованов отмечает, что всего лишь изменяя соотношение исходных веществ, можно эффективно управлять ходом синтеза. При эквимолярном соотношении гидразина и органического соединения происходит образование пиразолинов — уникальных циклических молекул, востребованных в фармацевтике. Выход целевого продукта при этом может достигать впечатляющих 92%. Если же гидразин вносить в избытке, реакция перестраивается на другой путь, приводя к образованию пиразолов — соединений, не менее важных в медицине и биохимии. Этот подход позволяет получать пиразолы с выходом до 84%.
Преодоление недостатков классических способов
До внедрения новой методики получение подобных молекул сталкивалось с массой сложностей. Классическая схема, когда органическое вещество просто смешивают с гидразином, зачастую приводила к образованию смеси различных продуктов, которые трудно разделить. Более того, реакции часто требовали высоких температур, длительного времени или агрессивных условий, а итоговая смесь могла содержать множество побочных соединений. Этот недостаток особенно мешал созданию сложных лекарственных молекул с четко заданными биологическими свойствами, ведь в таких молекулах важно иметь возможность модифицировать определенные участки (так называемые фармакофоры).
Механизмы и современные методы анализа
Преимущество подхода, разработанного в ТГУ, не только в селективности, но и в глубоком понимании механизма протекающих реакций. Для полной картины ученые использовали передовые методы: спектроскопию ядерного магнитного резонанса, рентгеноструктурный анализ и другие современные инструменты. Было экспериментально доказано, что пиразолы и пиразолины не превращаются друг в друга, а возникают параллельно, что обеспечивает высокую чистоту продуктов реакции. Это крайне важно, так как облегчает дальнейшее получение производных, необходимых фармкомпаниям для поиска новых лекарств.
Уникальность и перспективы открытия
Как подчеркивает Евгений Затынацкий, одним из важнейших результатов работы стала возможность выделять чистые пиразолины, которые ранее почти не удавалось получить в исходном виде. Эти соединения особенно чувствительны из-за высокой реакционной способности атома азота, способного вступать во взаимодействие даже с компонентами воздуха. В прошлом для работы с ними требовалось защищать активный фрагмент и проводить дополнительные стадии синтеза, что усложняло весь процесс. Новый подход устраняет эти сложности: теперь активный центр пиразолина остается доступен для модификаций и присоединения других фрагментов. Это открывает большие перспективы — на основе новых молекул можно создавать препараты с совершенно новыми свойствами.
Потенциал для современной медицины
Результаты совместных исследований химиков ТГУ и Уфимского института химии значительно расширяют возможности конструирования лекарственных молекул следующего поколения. Благодаря их труду фармакологи получили мощный инструмент для быстрого и точного синтеза целого спектра соединений, обладающих высокой биологической активностью. Это не только ускоряет поиск и создание новых препаратов против рака, инфекционных и аутоиммунных заболеваний, но и делает их производство безопаснее и экологичнее. В долгосрочной перспективе подобные достижения могут привести к появлению абсолютно новых классов лекарств, способных кардинально улучшить здоровье человечества.
Информация предоставлена пресс-службой Тольяттинского государственного университета
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
