Химики нарушили симметрию ради создания противогрибковых препаратов

Российские ученые разработали новое соединение, ускоряющее химические реакции, которое можно использовать для синтеза лекарств. Благодаря несимметричной структуре оно позволяет соединять в единую систему две молекулы, точно контролируя их расположение в пространстве. Статья опубликована в журнале Angewandte Chemie. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов.

Предсказание свойств химических веществ – крайне сложная задача, и ученым приходится синтезировать тысячи пробных соединений, прежде чем они обнаружат нужное. Для быстрого синтеза ученые используют специальные катализаторы (ускоряющие реакцию вещества), которые соединяют нескольких молекул в одну, более сложную, структуру. По мере того, как развивается эта область химии, строение катализаторов постоянно усложняется. Зачастую по размеру и замысловатости молекулы катализаторов начинают превосходить те вещества, которые они помогают получить.

Группа химиков из Института элементоорганических соединений РАН разработала новый катализатор, который значительно проще и доступнее лучших аналогов, созданных в лабораториях Швейцарии и Германии. В его основе − атом родия в несимметричном «цикле», собранной из трех молекул ацетилена. Благодаря этим «циклам», отличающимся как зеркальные отражения, существуют две формы катализатора – одинаковые по строению, но отличающиеся расположением атомов в пространстве.

Многие вещества, как и разработанный учеными катализатор, существуют в виде смеси таких стереоизомеров (зеркальных отражений), которые имеют разные свойства. Когда в химической реакции используются симметричные катализаторы, она дает на выходе смесь, содержащую оба стереоизомера. Применение несимметричных катализаторов позволяет получать только одну форму искомой молекулы.

«Говоря простым языком, катализатор сначала располагает вокруг себя молекулы исходных реагентов А и Б, а затем они взаимодействуют друг с другом и образуется продукт А-Б. Если катализатор симметричный, то исходные реагенты могут располагаться вокруг него несколькими способами, например, АБ и БА. В конечном счете это приведет к образованию двух продуктов с разным строением: А-Б и Б-А. Если же используется несимметричный катализатор, то "правый" катализатор дает "правую" форму продукта, "левый" – "левую"», – пояснил один из авторов работы, старший научный сотрудник Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН Дмитрий Перекалин.

Важное преимущество предложенного учеными катализатора перед его аналогами – простота его синтеза и доступность необходимых для него соединений. Хотя в нем используется довольно дорогой элемент – родий, органический фрагмент соединения намного проще в получении и обходится гораздо дешевле, чем у других подобных катализаторов.

По словам авторов работы, разработанный катализатор поможет синтезировать новые противогрибковые препараты, которые необходимы для ведения эффективного сельского хозяйства, для защиты семян и растений.

Источник http://rscf.ru