Новости

22 июня, 2021 16:09

Молекула-рука поможет сортировать зеркальные изомеры

Источник: Полит.ру
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, кратко о результатах рассказала пресс-служба фонда.
Рисунок, показывающий избирательное связывание молекулы-руки с одной из форм катализатора. Источник: Дмитрий Перекалин
Кристаллы «зеркальных» родиевых катализаторов. Желтый — катализатор, связанный со вспомогательным лигандом, оранжевый — его зеркальный антипод, оставшийся свободным. Источник: Дмитрий Перекалин
3 / 4
Рисунок, показывающий избирательное связывание молекулы-руки с одной из форм катализатора. Источник: Дмитрий Перекалин
Кристаллы «зеркальных» родиевых катализаторов. Желтый — катализатор, связанный со вспомогательным лигандом, оранжевый — его зеркальный антипод, оставшийся свободным. Источник: Дмитрий Перекалин

Молекулы целого ряда веществ делятся на два типа, представляющие собой зеркальные отражения друг друга. Такие молекулы можно сравнить с левой и правой ладонями человека, строение которых совпадает, но пространственная ориентация различается, и совместить их в пространстве невозможно. В химии подобное свойство молекул называется хиральностью (от греческого слова χείρ — «рука»), а молекулы, представляющие собой отражение друг друга, — энантиомерами. Подробнее о них можно прочитать в очерке «Молекула перед зеркалом».

Энантиомеры одинаково реагируют с веществами, не имеющими зеркальных изомеров. Но если другое вещество тоже обладает хиральными свойствами или же это качество присуще катализатору, при котором идет реакция, то результаты реакции энантиомеров будут различны. Обычно это происходит в биохимических процессах. Эту разницу необходимо учитывать при проверке безопасности лекарств, ведь один из энантиомеров может оказаться опасным для человека. Именно такая история произошла с талидомидом — препаратом, который прописывали беременным от бессонницы и утренней тошноты. В начале 60-х оказалось, что талидомид вызывает частое появление врожденных уродств у детей, если мать принимает его во время беременности. Препарат прекратили применять, но его жертвами успели стать до 12 тысяч детей, из которых около семи тысяч умерли в раннем возрасте, а остальные остались инвалидами. В 80-е годы исследование показало, что талидомид представляет собой смесь двух энантиомеров, о чем раньше никто не догадывался. Причем только один из этих энантиомеров оказывает губительное действие на эмбрион.

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.

Авторы исследования предложили новый необычный способ получения «зеркальных» катализаторов. В его основе лежит разделение доступной смеси родиевых катализаторов на «правые» и «левые» молекулы. 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 руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Перекалин, заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН

30 июля, 2021
Молодой ученый КФУ разрабатывает метод детоксикации микропластика
Научный сотрудник НИЛ OpenLab Бионанотехнологии Института фундаментальной медицины и биологии Казанс...
29 июля, 2021
Ученые Центра Мешалкина создадут прототип искусственного клапана сердца для детской кардиохирургии
Самораскрывающийся протез клапана легочной артерии для транскатетерной имплантации будет обладать ...