Сотрудники Тольяттинского государственного университета (ТГУ) создали инновационный способ получения пиразолов и пиразолинов. Данные соединения играют важную роль в составе множества современных медикаментов, в частности, применяемых для лечения онкологических заболеваний или ВИЧ-инфекции. Суть разработки заключается в возможности регулирования хода синтеза посредством корректировки соотношения используемых веществ, что даёт возможность производить разнообразные типы соединений с высокой степенью избирательности.
Сотрудники научно-исследовательского лаборатории №13 им. С.П. Коршунова «Органический синтез и анализ» Томского государственного университета проводили исследования, используя сложные органические молекулы с несколькими участками, способными к химическим реакциям. Важную роль в работе играл гидразин – высокореакционноспособное соединение, содержащее азот. Специалисты выяснили, что изменение соотношения компонентов позволяет точно управлять образованием целевых химических соединений.
– При смешивании компонентов в соотношении 1:1, реакция протекает по первому пути, приводя к образованию пиразолинов – циклических молекул, которые широко используются в фармакологии. Эффективность процесса позволяет достичь 92% выхода целевого продукта%, – поясняет профессор ТГУ Александр Голованов. – При избыточном количестве гидразина реакция направляется по альтернативному пути, в результате чего формируются иные полезные соединения – пиразолы (с выходом 79-84%). Эта работа была практически полностью осуществлена аспирантом Евгением Затынацким. Исследования проводились в сотрудничестве с Уфимским институтом химии и под руководством профессора Станислава Грабовского.
Изначально пиразолы синтезировали традиционным способом, заключавшимся в взаимодействии органических соединений с гидразином. Однако данный метод имел ряд недостатков: нередко в результате реакции формировалась не целевой продукт, а целая смесь близких по структуре веществ, разделение которых представляло значительную сложность. Многие процессы требовали проведения при повышенных температурах, занимали продолжительное время или предполагали применение агрессивных реагентов. Но ключевым ограничением являлась нехватка универсальности подхода. В особенности, он был малоэффективен для получения сложных молекул с определенными характеристиками, поскольку не позволял легко встраивать в заданные позиции молекулы, содержащие специфические фрагменты, необходимые для биологической активности.
Благодаря новому подходу, разработанному в ТГУ, удалось преодолеть существующие ограничения. Специалисты провели детальное исследование механизма протекания процесса, используя современные методы анализа, такие как ядерно-магнитная спектроскопия и рентгеноструктурный анализ. Экспериментальные данные подтвердили, что пиразолы и пиразолины формируются одновременно, а не претерпевают превращения, что обеспечивает высокую чистоту и эффективность метода.
– Главное достижение заключается в том, что нам удалось выделить пиразолины в исходном виде, – говорит Евгений Затынацкий. – Ранее их получение было крайне затруднено. Эти молекулы отличаются высокой чувствительностью: они содержат особо реакционноспособный атом азота, который легко вступает в реакции даже с воздухом, что может привести к порче вещества. Поэтому для проведения исследований химикам приходилось временно блокировать это активное место. В оптимальных условиях данный участок пиразолина остаётся доступным для присоединения к нему других фрагментов, что является ключевым фактором в создании новых соединений и, как следствие, в разработке более действенных лекарственных средств.
В статье, подготовленной учёными, представлены итоги их исследования опубликована в Tetrahedron – авторитетном международном научном издании, специализирующемся на публикациях статей, посвященных органической химии и ее применению в областях, связанных с ней.
Информация предоставлена пресс-службой Тольяттинского государственного университета