Смена «полюсов» в органических молекулах помогла синтезировать предшественники антибиотиков

Химики разработали простой и эффективный способ получения альдолей — органических веществ, применяющихся при синтезе многих лекарств, в частности антибиотиков. Авторы предложили изменить распределение зарядов (полярность) в используемых при создании альдолей молекулах-предшественниках, благодаря чему с высокой эффективностью удалось получить более двадцати разных по структуре альдолей. Предложенный подход практически не приводит к образованию побочных продуктов, в частности изомеров — молекул, которые по пространственному строению, а потому и свойствам отличаются от желаемых соединений. Таким образом, методика упростит получение фармацевтически значимых полупродуктов и синтез лекарственных средств. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Organic Chemistry.

Альдоли — это органические молекулы, которые несут две разные кислородсодержащие группы — спиртовую (-ОН) и кетонную (>С=О). Они широко используются в качестве промежуточных продуктов при синтезе лекарств, например антибиотиков, поэтому востребованы в фармацевтике. Однако синтез альдолей — сложный и недостаточно эффективный процесс. Дело в том, что получают эти соединения с помощью альдольной конденсации, в ходе которой образуется много побочных продуктов, в частности изомеров — молекул, по химическому составу идентичных требуемым альдолям, но пространственно отличающихся от них. Из-за этого образующиеся вещества приходится дополнительно разделять и очищать, что усложняет производство. Поэтому ученые ищут другие способы синтеза.

Химики из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН (Москва) предложили новый подход, который позволяет избежать образования нежелательных побочных продуктов. Авторы решили изменить полярность (распределение зарядов) молекул-субстратов, используемых для синтеза альдолей, на противоположную. Дело в том, что в стандартную альдольную конденсацию вступает отрицательно заряженное соединение — енолят — и несущий частичный положительный заряд альдегид. Химики подобрали их аналоги, но с противоположной полярностью. Так, роль положительно заряженного енолята играло соединение с нитро-группой, а отрицательно заряженного — органическое соединение серы.

Взаимодействие этих веществ приводило к образованию промежуточного гетероциклического продукта, который в присутствии никелевого катализатора и водорода превращался в целевой альдоль. При этом выходы продуктов, отражающие эффективность процесса, доходили до 89%, что позволяло избегать образования побочных продуктов. Изменяя структуру молекул-субстратов, с помощью предложенного способа химики синтезировали более двадцати различных альдолей. Избирательное получение большинства этих продуктов с помощью классической альдольной конденсации невозможно. Таким образом, предложенный метод позволяет из простых исходных реагентов получать целый ряд фармацевтически ценных соединений разнообразной структуры.

«С помощью предложенного подхода можно синтезировать ранее труднодоступные альдоли довольно простым и эффективным способом. Учитывая высокую значимость альдолей как полупродуктов в фармацевтической химии, наши результаты помогут усовершенствовать методы получения известных лекарственных препаратов, а также выявить новые фармакологически активные соединения. В дальнейшем мы планируем применить наш подход к получению различных лекарственных препаратов и природных соединений, что может стать важным шагом на пути к постепенному импортозамещению иностранных фармсубстанций», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Сухоруков, доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией химии органических и металлоорганических азот-кислородных систем Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН.