Исследователи БФУ им. И. Канта разработали новый метод синтеза химических соединений для фармакологии

Поиск новых соединений для фармакологии всегда был важнейшей задачей химии. Совершенствуются технологии, приборы и методы, но ключевой принцип остается неизменен. Атомом, на основе которого создают новые молекулы, по-прежнему остается углерод. Углерод — это центральный атом всей живой материи на нашей планете. Его уникальная особенность в том, что он может соединяться как сам собой, так и с другими атомами (например, азотом и кислородом).

Каждый живой организм обладает уникальной инструкцией, как эти атомы должны быть собраны, а полученные конструкции (которые называют молекулы) работать в одном живом организме. Этот простой структурный принцип лежит в основе всех процессов, протекающих в животном мире. Но что делать если хорошо работающая система дает сбой? У живых существ, в том числе и у человека, это приводит к заболеванию. В этом случае на помощь могут прийти малые молекулы (которые состоят из нескольких десятков атомов углерода). Примером таких молекул может быть хорошо известный аспирин. Но к сожалению, универсальных молекул от всех болезней, нет. В этом случае необходимо взять в руки углеродный конструктор и создать новые лекарства. Этим и занимаются химики-синтетики в лабораториях.

В гонке за новыми молекулами химики сталкиваются с двумя препятствиями: первое — это время – для того чтобы перебрать все возможные комбинации углеродного конструктора, требуется промежуток времени, сопоставимый с жизнью Солнца. Второе препятствие связано с тем, что для того, чтобы перебрать все возможные комбинации углеродного конструктора, не хватит всего углерода нашей планеты. Как избежать бессмысленного перебора структур и при этом получить новое лекарство?

Существенно сократить время, за которое получают новые соединения позволяет подход многокомпонентной химии. Этот подход сопоставим с игрой в «Лего», разница в том, что синтетик выбирает исходные кирпичики, а инструкция, как они должны быть собраны, записана в самих кирпичиках.

Ученые БФУ им. И. Канта выбрали хорошо известную реакцию, опубликованную в работах Кастаньоли и Кушмана как инструкцию по сборке молекул из углеродного конструктора и научились осуществлять ее в удобном многокомпонентном формате, что привело к быстрому получению новых соединений. Такой способ синтеза молекул применим на любом фармацевтическом производстве.

Результаты исследования, проведенного совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета, были опубликованы в статье «Трехкомпонентная реакция Кастаньоли-Кушмана 3-арилглутаконовых кислот с ароматическими альдегидами и аминами, приводящая к ценным 4,6-диарил-1,6-дигидропиридин-2(3H)-онам» в авторитетном научном журнале Organic Letters.

Практическая ценность исследования заключается в том, что данный метод трехкомпонентного формата реакции Кастаньоли-Кушмана может быть внедрен в повседневную практику как научных, так и коммерческих лабораторий органического синтеза.

“Поскольку в реакцию вступают коммерчески доступные соединения (т.е. их уже получают в промышленных количествах), а условия реакции и очистка веществ не требует сложного оборудования, при необходимости наиболее перспективные (потенциальные лекарства) молекулы можно получать в промышленном масштабе. Полученные соединения перспективны с точки зрения их биологической активности. Безусловно, это еще не лекарства, однако среди них могут быть найдены, так называемые, соединения-лидеры, метод построения которых может привести к веществам, применимым в фармакологии”, — пояснил Евгений Чупахин.