Разработан новый способ получения органических веществ с антибактериальными свойствами

Химики разработали новый способ получения производных имидазола — циклического азотсодержащего органического соединения — с антибактериальными свойствами. В качестве исходных реагентов авторы использовали коммерчески доступные вещества, а предложенный метод экологически безопасен и не приводит к образованию побочных продуктов, от которых потребовалась бы дополнительная очистка. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале ChemMedChem.

Растущая устойчивость патогенных микроорганизмов к антибиотикам — одна из важнейших проблем современной медицины. При этом новые классы антимикробных препаратов появляются все реже. В разработке лекарств важную роль играют азотсодержащие гетероциклы — органические соединения с циклической структурой, содержащие атомы азота. Особое внимание уделяется производным имидазола, которые обладают антибактериальными и противоопухолевыми свойствами, а также могут использоваться как антидепрессанты. Однако методы получения некоторых производных имидазола либо слишком сложные, либо вообще не разработаны, что затрудняет создание новых препаратов.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) разработали инновационный метод синтеза труднодоступных производных имидазола — 2,4,5-триаминоимидазолов. В основе метода лежит использование доступных соединений — гуанидинов и изоцианидов, которые в присутствии кислорода и никелевого катализатора превращаются исключительно в триаминоимидазолы. Исследователи проверили различные комбинации гуанидинов и изоцианидов и во всех случаях успешно получили нужные соединения. Это подтверждает универсальность и уникальность предложенного подхода.

Разработанный учеными метод экологически безопасен, поскольку в нем не используются токсичные окислители — вместо этого в реакции участвует атмосферный кислород, а единственным побочным продуктом является вода. Также этот процесс можно проводить двумя способами: либо при нагревании, либо под действием обычного видимого света.

Химики также изучили механизм реакции — последовательность этапов, которые приводят к химическому превращению. Это позволило им оптимизировать условия синтеза и добиться высокой эффективности превращения, равной 97%.

Исследователи проверили антибактериальные свойства полученных соединений, воздействуя ими на культуры грамотрицательных и грамположительных бактерий, таких как Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter. Эти бактерии часто вызывают внутрибольничные инфекции, включая пневмонию, инфекции мочевыводящих путей, пищеварительного тракта и другие. Все протестированные соединения показали значительную антибактериальную активность против широкого спектра патогенов. Минимальная доза, необходимая для остановки роста бактерий, составила менее 1,5 микрограмм на миллилитр, что сопоставимо с эффективностью антибиотиков, используемых в медицинской практике.

«Разработанный подход позволяет эффективно синтезировать ранее труднодоступные производные имидазола и открывает перспективы для создания новых фармацевтически активных веществ. Полученные соединения проявляют высокую антибактериальную активность в отношении широкого спектра возбудителей инфекционных заболеваний, лечение которых осложнено быстро развивающейся устойчивостью к антибиотикам», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Светлана Каткова, кандидат химических наук, доцент кафедры физической органической химии Санкт-Петербургского государственного университета.