Научная группа Уральского федерального университета создала метод окисления органических соединений с различными свойствами: противовирусными, противоопухолевыми, антиоксидантными, флуоресцентными. Новый способ поможет относительно просто конструировать молекулы и на их основе создавать полезные продукты. Описание метода и результаты синтеза представлены в Journal of Organic Chemistry. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ (проект № 22-73-10236).
«Мы ввели в органические соединения гидроксильную группу, что не так просто. В природе такие реакции —обычное дело, но в органическом синтезе они встречаются редко и требуют использования сложных катализаторов. Наличие гидроксильной группы придает молекулам разнообразные полезные свойства. Например, с точки зрения биологической может проявлять противовирусную или антиоксидантную активности как различные природные флавоноиды. С другой стороны, эта группа ответственна за многие физические свойства и, к примеру, позволяет нам защищаться от солнца в жаркие летние дни», — поясняет соавтор разработки, доцент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ Дмитрий Обыденнов.
Новый метод, который изобрели ученые УрФУ, легко масштабируем, довольно простой и селективный (получается конкретное соединение без массы дополнительных побочных), а также требует использования обычного пероксида водорода. Кроме того, найденное превращение является переключаемым и, изменяя условия, можно получать широкий ряд сложных соединений. Как утверждают ученые, особенность и новизна заключаются в том, что происходит не просто окисление пиронов и получение новых кислородсодержащих гетероциклов, а существенная перестройка самого гетероцикла(органические соединения, в состав которых входят атомы как минимум двух различных соединений).
«Наша задача — с помощью реакций окисления выйти на молекулы, которые содержат фрагмент дикетокислоты. Такие структуры способны подавлять активность вирусов (ингибировать металлоферменты) за счет связывания с катионами металлов, — добавляет Дмитрий Обыденнов. —Так как химия дикетокислот остается однообразной, мы планируем с помощью поиска новых реакций и новых реагентов выйти на ранее неизвестные дикетокислоты, которые нельзя получить известными методами. За счет иной геометрии и расположения координирующих центров молекулы будут отличаться своим взаимодействием с ферментами, что может привести к созданию новых веществ с высокой противовирусной активностью».
По словам ученых, сегодня химия лекарственных соединений активно развивается в этом направлении: разработчики уделяют пристальное вниманиегетероциклическим дикетокислотам, которые зарекомендовали себя как вещества с привлекательнойпротивовирусной активностью. Так, за последние лет 10 опубликовано более тысячи патентов по этому направлениюи зарегистрировано четыре новых лекарственных соединения.
«С химией данных соединений активно работают крупные фармацевтические компании всего мира. Нам приходится постоянно прорабатывать большой объем патентной и научной литературы, чтобы распространить наши превращения на предшественники лекарственных соединений. И это оказывается сложной задачей, так как методики в работах обычно плохо воспроизводятся. Приходится осуществлять поиск условий с нуля, чтобы запустить реакции. Хотя это требует больших затрат сил, думаю, данное направление является важным для развития химии лекарственных соединений на основе дикетокислот у нас в стране», — поясняет Дмитрий Обыденнов.
Ученые провели первые исследования и получили разныегидроксилированные гетероциклы, в том числе флавонолы(ближайшие родственники природных флавоноидов). Кроме того, обнаружили, что эти молекулы не токсичны, соответственно, не навредят организму. Хотя, как отмечаютученые, предстоит провести немало исследований и опытов, прежде, чем удастся выйти на новые лекарственные соединения.
«С помощью молекулярного докинга мы предварительно изучили 400 возможных структур на предмет связывания с ВИЧ интегразой, чтобы выявить дальнейшие оптимальные методы функционализации. И некоторые структуры себя действительно проявили наравне с известной лекарственной молекулой, долутегравиром, хотя пока только на теоретическом уровне», — поясняет Дмитрий Обыденнов.
Полученные результаты — начальный этап, добавляют химики. В ближайших планах ученых — продолжить модификацию полученных структур и исследовать взаимодействие с аминами для получения структурныханалогов лекарственных соединений.
Справка
- Дикетокислоты — это молекулы, которые содержат фрагмент 2,4-дикетобутановой кислоты. К ряду этих соединений относятся современные ингибиторы ВИЧ интегразы, такие как долутегравир, биктегравир, каботегравир, а также РНК-зависимой РНК-полимеразы гриппа (балоксавир марбоксил). Механизм действия основан на координации с двумя катионами металлов, находящихся в активном центре фермента.
- Пироны — важные классы кислородсодержащих гетероциклических соединений, которые широко распространены в природе. Они проявляют различную полезную биологическую активность: противоопухолевую, антиоксидантную, противовирусную, противогрибковую и др. Их активно используют в качестве исходных реагентов для синтеза молекул для нужд фармацевтики и косметологии, а также получения функциональных материалов.
УрФУ — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
УрФУ оперативный — в телеграм