Ученые из Научно-исследовательского института Скриппса (The Scripps Research Institute; TSRI) разработали метод для изменения органических молекул, который позволил значительно расширить возможности для разработки новых лекарственных препаратов и модернизации новых.
«Эта технология может быть применена ко многим медицинским компонентам», — сказал Джин Куан Ю (Jin-Quan Yu), профессор химии в TSRI и главный автор нового исследования.
Нововведение облегчает изменение существующих органических соединений путем присоединения биологически активных «функциональных групп» к молекулам препарата. Типичные малые молекулы препарата начинают активность от таких функциональных групп, которые связаны с относительно просто структурной основой, состоящей в основном из атомов углерода.
За последние полвека химики разработали различные методы добавления функциональных групп к атомам углерода, чтобы сделать новые соединения и изменить старые. Но определенный тип модификаций остается практически вне досягаемости.
Известная как «мета» С-Н активация, эта модификация включает в себя временное назначение вспомогательных молекул одного атома углерода, таким образом, что вспомогательная молекула проходит мимо ближайших соседей атома углерода к следующему – ближайшему атому углерода, и там происходит добавление функциональной группы. Эта задача непростая по целому ряду причин, но в основном потому, что целевое место присоединения так далеко и недоступно. Углерод в основной цепи типичного органического соединения находится в кольцах приблизительно шести атомов углерода, и, таким образом, чтобы добраться до такого углерода, нужно добраться до противоположной стороны кольца.
В 2012 году Ю и его коллеги опубликовали эпохальный документ, в котором описывается способ совершения этого подвига с одним набором соединений. Они разработали вспомогательную молекулу, с длинным сегментом, называемым нитрила, который мог бы прикрепиться в одному атому углерода на соединение, и, по сути, качать атом палладия на его дальнем конце, как «журавль», размахивая «шаром-молотом» — к целевому атому углевода. Атом палладия будет выступать в качестве катализатора, чтобы сместить существующего жителя, атом водорода, что позволяет прикрепить новую функциональную группу.
Следуя тому же принципу, команда Ю недавно придумала новый шаблон для изготовления мета С-Н активации на гораздо более сложный набор органических соединений. Теперь, в новом исследовании, они продемонстрировали ту же задачу с одним из крупных семейств соединений, известных как амины, в том числе важных в медицине гетероциклических аминов. При этом, исследователи нашли способ использовать вспомогательную молекулу, также называемую шаблоном, т.е. химически более простой и удобный в использовании чем те, которые были описаны в предыдущей работе.
Необычным для такого проекта является то, что химики проанализировали 3D атомную структуру их шаблона с помощью рентгеновской кристаллографии, а также спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Исследование показало, что способность нового шаблона помогать в прикреплении новой функциональной группы к отдаленному атому углерода можно настроить, сделав небольшие изменения в его химическом составе, в том числе от выбора правильного металлического катализатора на его рабочем конце.
«Методы, подобные этому, в скором времени буду применяться в промышленности, и должны обеспечить лучшие условия для открытия и разработки новых лекарств на много лет вперед», — сказал Ю.
Загрузка...