Без катализаторов. Найден подход для экологичного синтеза жаропонижающих и обезболивающих препаратов

Ученые предложили простой и экологичный подход для получения азот- и серосодержащих производных органического соединения индола. Его производные используются при синтезе антидепрессантов, жаропонижающих и обезболивающих средств, искусственных гормонов и удобрений, но их производство требует использования дорогих и токсичных катализаторов на основе тяжелых металлов.

Авторы модифицировали молекулу индола йодсодержащей химической группой, благодаря которой вещество стало эффективно присоединять азот- и серосодержащие группы без каких-либо катализаторов. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters.

Производные индола — органического соединения, по запаху напоминающего капусту, — широко используются при синтезе лекарств (жаропонижающих, обезболивающих средств и антидепрессантов), а также синтетических гормонов и удобрений. В частности, биологической активностью обладают азот- и серосодержащие производные индола. Однако такие соединения сложно получать из-за того, что введение химических групп с серой и азотом в молекулу требует высоких температур (100–200°С), агрессивной среды (присутствия щелочей), а также дорогих и токсичных катализаторов на основе переходных металлов.

Исследователи из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) нашли простой и дешевый способ получения азот- и серосодержащих производных индола. Вместо того, чтобы, как раньше, использовать металлические катализаторы для ускорения реакции, авторы решили изменить молекулу индола так, чтобы она сама активно вступала в превращение.

Для этого химики ввели в структуру индола йодсодержащую химическую группу, которая привела к перераспределению электронной плотности между атомами. Характер распределения электронов в молекуле важен, поскольку он определяет, насколько активно вещество может вступать в химические превращения: отдавать и принимать атомы или группы атомов. Так, введение йодсодержащей химической группы в молекулу повысило ее активность, благодаря чему индол стал эффективнее вступать в реакции с другими органическими веществами.

Дмитрий Бугаенко, Николай Малащенко и Сергей Копытов. Источник: Дмитрий Бугаенко.

Ученые проверили способность полученного соединения реагировать, в частности, с сульфинатами натрия (серосодержащими солями) и нитритом натрия. Оказалось, что при нагревании до 90°С к производным индола присоединялись интересующие ученых группы, содержащие азот и серу. При этом эффективность превращений достигла 92%. Это говорит о том, что предложенный подход действительно повысил способность индола вступать в реакции, благодаря чему его можно использовать для получения ценных для фармацевтики соединений.

Предложенный подход позволит экологически чистым и дешевым способом получать лекарственные препараты и их аналоги в результате простых превращений без использования токсичных катализаторов на основе переходных металлов. Благодаря этому лекарства, синтезируемые таким образом, не будут нуждаться в дополнительной очистке от компонентов катализаторов. В дальнейшем мы планируем развивать методологию использования соединений иода для синтеза важных органических соединений.

• Дмитрий Бугаенко, руководитель проекта, кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры органической химии МГУ имени М.В. Ломоносова

Фото на обложке: Дмитрий Бугаенко и Николай Малащенко. Источник: Дмитрий Бугаенко.
Снимки предоставлены пресс-службой Российского научного фонда