Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН впервые получили серию сольватоморфных (пероксоморфных) кристаллических комплексов пероксида водорода с антимикробным препаратом нитрофуранового ряда – фурацилином, путем низкотемпературной кристаллизации из растворов перекиси водорода разных концентраций (от 20% до 96%). В структуре одного из таких соединений была обнаружена беспрецедентная взаимосогласованная протонная неупорядоченность молекул перекиси водорода, имеющая важное фундаментальное значение для кристаллохимии. Данная разработка имеет большие перспективы для получения новых форм фармакологически активных веществ. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (№ 24-13-00410), опубликованы в журнале CrystEngComm.
В двадцатом столетии твердые соединения пероксида водорода (пероксосольваты) нашли широчайшее применение в промышленности, медицине и даже в домашнем хозяйстве как удобные источники активного кислорода для отбеливания разнообразных материалов, очистки сточных вод и обеззараживания помещений, дезинфекции раневых поверхностей и хирургического инструмента. В начале 21-го века интерес к ним значительно вырос в связи с разработками композитных веществ и материалов, где основная компонента и перекись водорода могли бы взаимно усиливать требуемые свойства, как, к примеру, в аддуктах высокоэнергетических соединений. И только совсем недавно начались исследования пероксосольватов активных фармакологических субстанций (в первую очередь антимикробных и противогрибковых средств), основанные на том, что перекись водорода обладает превосходными кровоостанавливающими и антисептическими свойствами.
Химикам из ИОНХ РАН при низкотемпературной кристаллизации растворов разных концентраций удалось получить серию пероксоморфных кристаллических аддуктов фурацилина. Комплекс с соотношением фурацилин/пероксид водорода 1 к 3.5 является рекордным по содержанию активных форм кислорода среди всех известных к настоящему времени пероксосольватов органических соединений. Работу прокомментировал автор статьи, заведующий Лабораторией кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа ИОНХ РАН, кандидат химических наук Андрей Чураков: «В исследовании мы показали принципиальную возможность получения комплексов перекиси водорода с широко используемыми эффективными антимикробными препаратами для создания комбинированных антисептиков для дерматологии, отоларингологии и стоматологии. При этом были использованы легкодоступные и достаточно безопасные растворы перекиси водорода. С помощью рентгенодифракционных методов установлено, что кристаллические упаковки всех полученных аддуктов фурацилина основаны на одном и том же плоском хелатном фрагменте, образованном за счет прочных водородных связей молекулы перекиси водорода с нитрофурановым циклом. В кристаллической структуре одного из них была обнаружена не имеющая аналогов взаимосогласованная протонная неупорядоченность молекул перекиси водорода, объединенных за счет водородных связей в необычные двумерные агрегаты. Интересно, что подобная неупорядоченность хорошо известна для молекул воды и отвечает, в частности, за необычные физико-химические свойства водных льдов. Однако, она ранее никогда не наблюдалась для ближайшего аналога воды – перекиси водорода».
По словам ученых полученные комбинированные соединения могут быть хорошей альтернативой применению по отдельности перекиси водорода и противомикробных средств в медицине.
A. V. Churakov, Three peroxomorphic H2O2 adducts of antibiotic furacin: the first cases of 2D hydrogen-bonded peroxide layers and concerted flip-flop hydrogen disorder of peroxide species, CrystEngComm, 2024, V. 26, № 42, p. 5996-6002. https://doi.org/10.1039/d4ce00822g