Разработан новый метод синтеза пиразолов и пиразолинов
Химики Тольяттинского государственного университета (ТГУ) совместно с коллегами из Уфимского института органической химии УФИЦ РАН и Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН разработали новый метод синтеза пиразолов и пиразолинов. Эти соединения являются ключевыми компонентами многих современных лекарств, используемых, например, в борьбе с раком или СПИДом. Особенность предложенного подхода — в возможности управления процессом синтеза путем изменения пропорций реагентов, что позволяет получать различные типы соединений с высокой селективностью.
Исследователи лаборатории им. С. П. Коршунова «Органический синтез и анализ» ТГУ работали со сложными органическими молекулами, имеющими несколько активных центров для химических превращений. Вторым ключевым компонентом выступал гидразин — высокоактивный реагент, содержащий азот. Ученые установили, что просто меняя пропорции исходных веществ, можно точно контролировать, какие именно полезные химические соединения получатся.
«Если взять компоненты в пропорции 1:1, реакция идет по одному пути, и в результате образуются пиразолины — циклические молекулы, крайне востребованные в фармакологии, а выход полезного продукта достигает 92 %. Если же добавить значительно больше гидразина, реакция переключается на второй путь, и получаются другие ценные соединения — пиразолы с выходом 79-84 %», — рассказал один из авторов исследования профессор ТГУ Александр Голованов.
По словам ученых, раньше пиразолы получали классическим методом, смешивая органические соединения с гидразином. Однако этот подход был неидеален: часто вместо одного нужного вещества образовывалась смесь похожих продуктов, которые было очень трудно разделить. Многие реакции приходилось проводить при высоких температурах, долго или с использованием агрессивных химикатов. Но главной проблемой была недостаточная гибкость метода. В частности, он плохо подходил для создания сложных молекул с заданными свойствами, так как не позволял легко добавлять в нужные места молекулы важные для биологической активности специфические фрагменты.
«Самое ценное в том, что нам удалось получить чистые пиразолины в их первоначальном виде. Раньше их синтез был практически невозможен. Эти молекулы очень «капризные»: у них есть особо активное место — атом азота, который легко реагирует даже с воздухом и может испортить вещество. Поэтому, чтобы их изучать, химикам приходилось их временно «защищать». При должных условиях это активное место пиразолина остается доступным для прикрепления к нему других частей, что крайне важно для создания новых соединений, а, следовательно, для разработки новых, более эффективных лекарств», — отметил первый автор статьи, аспирант ТГУ Евгений Затынацкий.
Новый подход, разработанный в ТГУ, помог преодолеть существовавшие ограничения. Авторы не просто наблюдали за результатом, но и досконально изучили механизм процесса с помощью современных методов анализа, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса и рентгеноструктурный анализ, а также экспериментально доказали, что пиразолы и пиразолины образуются параллельно, а не превращаются друг в друга, что делает метод особенно чистым и эффективным.