Новый способ синтеза молекул поможет создавать вещества с полезными свойствами
Научная группа Уральского федерального университета создала метод окисления органических соединений с различными свойствами: противовирусными, противоопухолевыми, антиоксидантными, флуоресцентными. Новый способ поможет относительно просто конструировать молекулы и на их основе создавать полезные продукты.
Описание метода и результаты синтеза представлены в Journal of Organic Chemistry. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ. «Мы ввели в органические соединения гидроксильную группу, что не так просто. В природе такие реакции — обычное дело, но в органическом синтезе они встречаются редко и требуют использования сложных катализаторов.
Наличие гидроксильной группы придает молекулам разнообразные полезные свойства. Например, с точки зрения биологической может проявлять противовирусную или антиоксидантную активности как различные природные флавоноиды. С другой стороны, эта группа ответственна за многие физические свойства и, к примеру, позволяет нам защищаться от солнца в жаркие летние дни», — поясняет соавтор разработки, доцент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ Дмитрий Обыденнов.
Новый метод, который изобрели ученые УрФУ, легко масштабируем, довольно простой и селективный (получается конкретное соединение без массы дополнительных побочных), а также требует использования обычного пероксида водорода. Кроме того, найденное превращение является переключаемым и, изменяя условия, можно получать широкий ряд сложных соединений. Как утверждают ученые, особенность и новизна заключаются в том, что происходит не просто окисление пиронов и получение новых кислородсодержащих гетероциклов, а существенная перестройка самого гетероцикла (органические соединения, в состав которых входят атомы как минимум двух различных соединений).
«Наша задача — с помощью реакций окисления выйти на молекулы, которые содержат фрагмент дикетокислоты. Такие структуры способны подавлять активность вирусов (ингибировать металлоферменты) за счет связывания с катионами металлов, — добавляет Дмитрий Обыденнов. — Так как химия дикетокислот остается однообразной, мы планируем с помощью поиска новых реакций и новых реагентов выйти на ранее неизвестные дикетокислоты, которые нельзя получить известными методами. За счет иной геометрии и расположения координирующих центров молекулы будут отличаться своим взаимодействием с ферментами, что может привести к созданию новых веществ с высокой противовирусной активностью».
По словам ученых, сегодня химия лекарственных соединений активно развивается в этом направлении: разработчики уделяют пристальное внимание гетероциклическим дикетокислотам, которые зарекомендовали себя как вещества с привлекательной противовирусной активностью. Так, за последние лет 10 опубликовано более тысячи патентов по этому направлению и зарегистрировано четыре новых лекарственных соединения.
«С химией данных соединений активно работают крупные фармацевтические компании всего мира. Нам приходится постоянно прорабатывать большой объем патентной и научной литературы, чтобы распространить наши превращения на предшественники лекарственных соединений. И это оказывается сложной задачей, так как методики в работах обычно плохо воспроизводятся. Приходится осуществлять поиск условий с нуля, чтобы запустить реакции. Хотя это требует больших затрат сил, думаю, данное направление является важным для развития химии лекарственных соединений на основе дикетокислот у нас в стране», — поясняет Дмитрий Обыденнов.
Ученые провели первые исследования и получили разные гидроксилированные гетероциклы, в том числе флавонолы (ближайшие родственники природных флавоноидов). Кроме того, обнаружили, что эти молекулы не токсичны, соответственно, не навредят организму. Хотя, как отмечают ученые, предстоит провести немало исследований и опытов, прежде, чем удастся выйти на новые лекарственные соединения.
«С помощью молекулярного докинга мы предварительно изучили 400 возможных структур на предмет связывания с ВИЧ интегразой, чтобы выявить дальнейшие оптимальные методы функционализации. И некоторые структуры себя действительно проявили наравне с известной лекарственной молекулой, долутегравиром, хотя пока только на теоретическом уровне», — поясняет Дмитрий Обыденнов.
Полученные результаты — начальный этап, добавляют химики. В ближайших планах ученых — продолжить модификацию полученных структур и исследовать взаимодействие с аминами для получения структурных аналогов лекарственных соединений.
Дикетокислоты — это молекулы, которые содержат фрагмент 2,4-дикетобутановой кислоты. К ряду этих соединений относятся современные ингибиторы ВИЧ интегразы, такие как долутегравир, биктегравир, каботегравир, а также РНК-зависимой РНК-полимеразы гриппа (балоксавир марбоксил). Механизм действия основан на координации с двумя катионами металлов, находящихся в активном центре фермента.
Пироны — важные классы кислородсодержащих гетероциклических соединений, которые широко распространены в природе. Они проявляют различную полезную биологическую активность: противоопухолевую, антиоксидантную, противовирусную, противогрибковую и др. Их активно используют в качестве исходных реагентов для синтеза молекул для нужд фармацевтики и косметологии, а также получения функциональных материалов.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно