Ученые-химики СамГМУ нашли способ синтезировать ценные соединения с помощью металлоорганических каркасных полимеров

27.12.2024

В Самарском государственном медицинском университете Минздрава России ученые-химики нашли способ синтезировать ценные соединения с помощью металлоорганических каркасных полимеров (МОКП). По результатам исследований опубликованы статьи в высокорейтинговых журналах New Journal of Chemistry (IF=2,7 Q2) и Chemistry of Heterocyclic Compounds (IF=1,4 Q3).

Работа велась в Научно-образовательном профессиональном центре генетических и лабораторных технологий (НОПЦ ГЛТ) СамГМУ.

«Наша лаборатория занимается металлоорганическими каркасными полимерами — это микропористые кристаллические соли с огромной площадью поверхности, — рассказал заведующий лабораторией новых медицинских материалов и технологий НОПЦ ГЛТ СамГМУ Андрей Соколов. — МОКП уже широко используются в различных отраслях, например, в качестве абсорбентов, очистителей воздуха, поглотителей ядовитых соединений, как функциональные материалы в медицине, микроэлектронике и прочих высокотехнологичных областях. Наш интерес к этим материалам обусловлен тем, что из-за их одновременно пористой и упорядоченной структуры они могут использоваться в качестве катализаторов, носителей и реакционной среды в синтезе полезных материалов для медицины».

Ученые начали с того, что инкапсулировали, то есть, поместили в поры МОКП серу. Благодаря этому удалосьполучить композиционный материал, который химики применили в одной из органических реакций — реакции Вильгеродта-Киндлера. При помощи этой реакции на фармпроизводстве получают ряд противовоспалительных средств.

«Органические реакции с использованием серы обычно протекают очень грязно. То есть, в процессе реакции образуется большое количество смол, сероводорода, продуктов окисления и нежелательных побочных продуктов. Это связано с высокой реакционной способностью серы при повышенной температуре. Применение нашей серы, которая инкапсулирована внутри МОКП, привело к тому, что эта реакция протекает без образования смол, побочных продуктов, с хорошими выходами и не требует использования дополнительных катализаторов. Тем самым мы экономим средства на проведение этой реакции. В статье мы показали, что сера, инкапсулированная в поры одного из МОКП, уменьшает свою реакционную способность в реакции Вильгеродта-Киндлера, которая нужна для синтеза различных фармпрепаратов. Мы надеемся, что это будет полезно фармпроизводителям, которые производят химическое сырье для лекарственных средств», — пояснил Андрей Соколов.

Второе исследование посвящено гетероциклическим соединениям — это особый класс соединений, состоящих из углерода, азота, кислорода, серы или других элементов, которые образуют циклические структуры. Гетероциклические соединения есть во всех живых организмах. Например, нуклеиновые кислоты, в состав которых входят гетероциклические соединения на основе пурина и пиримидина. Все углеводы, некоторые аминокислоты и большинство алкалоидов относятся к классу гетероциклов. Поэтому поиск эффективного синтеза подобных соединений является одной из основных задач в лабораториях по всему миру.

«Мы решили попробовать, смогут ли наши МОКП быть катализаторами при синтезе одной из гетероциклических систем — спирохиназолинонов, которые проявляют разнообразную биологическую активность; фрагменты таких гетероциклов встречаются в алкалоидах, метаболитах растений и грибов. И, действительно, мы смогли подобрать МОКП, который приводит к образованию целевых продуктов очень высокой чистоты без использования растворителей и трудоемкой очистки, и надеемся, что это позволит упростить и удешевить синтез подобных соединений на фармпредприятиях и в других областях», — говорит Андрей Соколов.

Ученые продемонстрировали, что перечисленные МОКП можно использовать вместо различных растворителей и вспомогательных веществ, которые после применения необходимо утилизировать. В отличие от них, МОКП легко регенерируются и их можно использовать повторно.