Полученный компонент вориностата не был очищен.
© Михаил Лосев
Химики НИУ ВШЭ и ИНЭОС РАН разработали новый метод синтеза амидов — соединений, важных для производства лекарств. Для этого использовался рутениевый катализатор и угарный газ при точно подобранных параметрах реакции, что позволило получать целевой продукт без побочных отходов и сложных стадий очистки. Метод протестирован на синтезе ключевого компонента вориностата — препарата для терапии Т-клеточной лимфомы. Благодаря этому подходу стоимость препарата может снизиться в сотни раз. Исследование Опубликовано в журнале «Journal of Catalysis». Работа проведена при… поддержке РНФ.
Амидная связь играет важную роль в химии, участвуя в построении белков и пептидов. Образование связи происходит при взаимодействии α-аминогруппы одной аминокислоты с α-карбоксильной группой другой. Ее можно найти в лекарственных веществах для производства препаратов и других соединениях, имеющих значение для медицины и материаловедения. Синтез этого соединения все еще сопровождается трудностями: традиционные методы включают многоэтапные реакции, токсичные реагенты и приводят к образованию отходов, требующих утилизации.
Ученые НИУ ВШЭ и ИНЭОС РАН предложили новый способ синтеза амидов из нитроаренов без образования побочных продуктов с высокой эффективностью. Ключом методики стал катализатор — кластерное рутениевое соединение Ru₃(CO)₁₂, которое ускоряет реакцию и позволяет проводить ее при минимальном содержании металла — всего 16 ppm.
На миллион молекул реагента приходится всего 16 молекул катализатора. Мы используем катализатора в 62 500 раз меньше, чем продукта, — сказал Михаил Лосев, студент факультета химии НИУ ВШЭ.
Восстановитель — вещество, отдающее электроны другим молекулам, изменяя их структуру, также играет важную роль в реакции. В этом методе восстановителем служит угарный газ (CO), который помогает превращать нитроарены в амиды без дополнительных реагентов. Ученые показали, что угарный газ можно использовать как удобный реагент в химическом синтезе, хотя традиционно считается опасным побочным продуктом. Благодаря этому процесс стал экологичнее и эффективнее: реакция проходит без образования твердых отходов, а полученные соединения не требуют сложной очистки.
Амиды синтезируют обычно в несколько этапов. Сначала нитроаре nhómки преобразуют в анилины, затем кислоты активируют хлорангидридами или карбодиимидами. После этого анилины соединяют с кислотами для получения амидов.
Традиционные методы синтеза амидов включали много этапов с добавлением новых реагентов, что затрудняло очистку и создавало отходы. Новая реакция протекает за один шаг без лишних веществ и побочных продуктов, а полученный продукт часто не требует дополнительной очистки, — поделился Денис Чусов, профессор базовой кафедры элементоорганической химии Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН факультета химии НИУ ВШЭ.
Исследователи изучили зависимость скорости реакции от концентрации веществ, температуры и катализаторов. Полученные результаты показали, что первоначально скорость определяется концентрацией нитроарена, так как дальнейшее взаимодействие анилина с кислотой ускоряет процесс. Впоследствии главным фактором ограничения скорости становится регенерация воды, необходимой для восстановления исходного нитроарена. Эти данные позволили не только увеличить выход продукта, но и применить метод на промышленном уровне.
Мы опробовали метод синтеза ключевого компонента вориностата – лекарства для лечения Т-клеточной лимфомы. Наш подход дал соединение с чистотой 99% без дополнительной обработки и сократил объем отходов в десятки раз. По нашим расчётам, себестоимость препарата при таком синтезе может быть менее одного доллара за грамм, тогда как текущая стоимость вориностата у главных поставщиков достигает нескольких сотен долларов за грамм, — заявил Михаил Лосев, студент факультета химии НИУ ВШЭ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НИУ ВШЭ