Молекула-рука поможет фармацевтам

24 июня 2021
81

Химики из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова предложили новый метод получения «зеркальных» катализаторов, которые используются для создания ценных органических соединений, например противогрибковых препаратов. Это поможет решить проблему тестирования лекарств, у которых есть вторая форма — зеркально симметричный «близнец», способный вызывать опасные побочные эффекты. Статья об исследовании, поддержанном грантом Российского научного фонда, опубликована в журнале Angewandte Chemie.

Создание эффективного медицинского препарата — непростая задача для ученых, однако следом за ней идет еще один важный и очень сложный этап — регистрация лекарства. Для этого недостаточно провести детальное тестирование только целевого вещества, нужно также проверить безопасность его энантиомера — зеркальной копии молекулы. Такое правило было введено, чтобы предотвратить повторение трагической истории препарата талидомид. Впервые он появился на рынке в середине прошлого века — лекарственное средство рекомендовали беременным от бессонницы и утренней тошноты. Однако позже выяснилось, что в то время как основная молекула талидомида облегчала состояние женщин, его зеркальная копия приводила к появлению патологий у новорожденных. 

Получение энантиомеров — серьезная проблема для фармацевтических компаний. Их часто синтезируют из природных соединений, однако в этом случае обычно есть только одна из зеркальных копий молекулы — либо «правая», либо «левая». Из-за ограниченного доступа к обеим копиям веществ многие специалисты и вовсе отказались от разработки препаратов, для которых возможно потенциальное существование энантиомеров. Решить эту проблему можно с помощью «зеркальных» катализаторов, которые позволяют синтезировать оба энантиомера лекарственных молекул. Такие катализаторы стали популярны благодаря японским исследователям в конце XX века, и в настоящее время широко используются в лабораториях по всему миру. 

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова Российской академии наук (Москва) предложили новый необычный способ получения «зеркальных» катализаторов. В основе их метода лежит разделение доступной смеси родиевых катализаторов на «правые» и «левые» молекулы. Поскольку рассортировать химические соединения вручную невозможно, из природной «левой» аминокислоты ученые синтезировали специальную молекулу-руку, которая схватывает только «правые» катализаторы и не трогает «левые». Такая избирательность обеспечивается отталкиванием между фрагментами молекул при попытке руки схватить «левый» катализатор. Ошибки сортировки случаются очень редко — не чаще чем в одном случае из двухсот. Полученные таким методом катализаторы доступнее и разнообразнее, чем их японские аналоги.

«Разработанный подход применим для сортировки совершенно разных соединений. При этом важно подчеркнуть, что оптимальную геометрию вспомогательной молекулы можно заранее подобрать с помощью быстрых расчетов даже на обычном домашнем компьютере. Это позволяет проводить исследование более рационально и избежать поиска методом проб и ошибок. Таким образом мы сможем создавать новые катализаторы для получения лекарственных препаратов и других ценных органических соединений», — рассказывает Дмитрий Перекалин, доктор химических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН.