Предложен новый метод синтеза органических соединений с несколькими гетероциклами

Российские ученые из Иркутска разработали метод синтеза органических соединений, содержащих в себе два гетероцикла и заместители. Такие вещества могут быть полезны для разработки лекарств. Исследование опубликовано в журнале Asian Journal of Organic Chemistry и стало «статьей с обложки» очередного номера журнала.

Гетероциклические соединения содержат в себе «кольца», в состав которых входят атомы не только углерода, но и других элементов. Чаще всего в органической химии встречаются гетероциклы, содержащие азот и кислород. Одно из таких веществ — 1,4-оксазин. Он представляет собой шестичленный цикл, в котором друг напротив друга расположены атомы кислорода и азота. Структуры, похожие на 1,4-оксазин, часто включаются в состав лекарственных молекул. Но еще интереснее с точки зрения фармацевтики конденсированные гетероциклические системы, в которых одна молекула содержит несколько расположенных рядом друг с другом «колец». Такие соединения часто имеют биологическую активность: антимикробные, противовирусные, противоопухолевые и другие свойства.

Химики из Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН и Иркутского государственного университета рассмотрели способ получения молекул, содержащих в своей структуре мотивы 1,4-оксазина и пиррола — пятичленного цикла, один из атомов которого — азот. Ученые попытались получить конденсированные вещества, в которых рядом расположены два цикла, один из которых имеет два заместителя. Ранее химики уже смогли синтезировать подобное вещество, содержащее всего один заместитель, — 3-метил-пирроло[2,1-c][1,4]оксазин. Для этого они взяли за основу реакцию Трофимова. В качестве сырья ученые использовали пиррол-2-илметанол и пропаргилхлорид. Реакция проводилась при 25-28℃ в присутствии гидроксида калия, который в органическом растворителе образует так называемое супероснование — вещество с большим сродством к протонам.

В новой работе химики сначала провели квантово-химические расчеты, моделируя реакцию, а затем подтвердили их с помощью экспериментов. Для получения продуктов с двумя заместителями ученые использовали похожую схему синтеза, с тем отличием, что заместители вводили непосредственно в структуру одного из реагентов — пиррол-2-илметанола.

При этом во время экспериментов химики обнаружили, что помимо нужных им продуктов образовались и неожиданные побочные, идентифицировать которые авторам не удалось из-за того, что они не поддавались выделению. Чтобы избавиться от побочных продуктов, ученые оптимизировали условия проведения реакции: заменили гидроксид калия на гидроксид натрия, а температуру повысили до 50℃. В этом случае выход целевого продукта составил 94%, тогда как до оптимизации он составлял всего 60%.

Предложенный метод синтеза расширит арсенал гетероциклических соединений, доступных химикам. С помощью него можно будет получать различные более сложные молекулы, некоторые из которых будут полезны в фармацевтике.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».