Золото и свет помогли химикам синтезировать перспективные антибиотики

Химики синтезировали оксазиноны — соединения с антибактериальными свойствами — и ранее неизвестные науке вещества благодаря всего одной реакции, изменяя только ее условия. В одном случае превращение инициировало золото, а во втором — синий свет. В перспективе новые вещества могут быть использованы для борьбы с бактериальными инфекциями вместо тех препаратов, к которым патогены приобрели устойчивость. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters.

В качестве основы для синтеза целого ряда биологически активных соединений используются диазоэфиры — органические молекулы, имеющие два связанных между собой атома азота, а также сложноэфирную группу. Однако на сегодняшний день хорошо изучены реакции диазоэфиров только с довольно простыми веществами, например спиртами и карбоновыми кислотами. Это ограничивает набор и функциональные возможности тех соединений, которые в результате удается синтезировать, поэтому, чтобы получить новые молекулы, которые потенциально могут стать лекарственными препаратами, в частности эффективными антибиотиками, нужно изучать взаимодействие диазоэфиров с более сложными «партнерами».

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) провели реакции между диазоэфирами и азотсодержащими циклическими карбоновыми кислотами — высокоактивными химическими веществами, — в результате чего синтезировали два типа новых соединений. При получении первого из них химики добавили к раствору исходных веществ катализатор на основе золота. В результате превращения образовались молекулы оксазинона, производные которого обладают антибактериальными свойствами. Такой метод синтеза оказался универсальным: с его помощью можно получить широкий набор разнообразных оксазинонов. Также он проще, чем другие существующие подходы, поскольку не требует длительных многостадийных реакций с большим количеством различных реактивов.

Во второй реакции авторы использовали те же исходные соединения — диазоэфиры и азотсодержащие циклические карбоновые кислоты, — но в качестве инициатора реакции в этом случае выступало не золото, а обычный синий свет. В результате превращение пошло по другому пути, и получились новые ранее не известные продукты — азирин-2-карбоновые эфиры, свойства которых в дальнейшем предстоит исследовать.

Поскольку оксазиноны известны своей биологической активностью, авторы решили проверить, обладают ли синтезированные ими соединения антибактериальными свойствами. В экспериментах ученые из Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера протестировали полученные от коллег оксазиноны на бактериях Enterococcus faecium и_ Staphylococcus aureus_. Эти микроорганизмы обладают высокой устойчивостью к антибиотикам и чаще всего вызывают внутрибольничные инфекции, например заражения ран, инфекции мочевыводящих путей и кишечника. Оказалось, что некоторые полученные авторами оксазиноны эффективно подавляют рост этих бактерий в концентрациях, сравнимых с широко используемым против этих микроорганизмов антибиотиком сульфаметоксазолом. Это значит, что полученные вещества перспективны для борьбы с соответствующими инфекциями.

«Мы показали, что, изменяя условия реакции, то есть направляя ее с помощью катализатора или света, можно получать различные продукты, которые потенциально могут иметь ценные для медицины свойства. Так, благодаря предложенному нами подходу оксазиноны могут стать более доступной альтернативой широко используемым сегодня антибиотикам, к которым бактерии все чаще приобретают устойчивость», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Николай Ростовский, доктор химических наук, доцент кафедры органической химии СПбГУ.