Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета разработали удобный метод, позволяющий удешевить и упростить синтез имидазолов — гетероциклов для получения широкого спектра лекарственных веществ и полезных материалов. Примечательно, что ключевым реагентом для получения имидазолов является кислород, который химики предлагают получать прямо из воздуха.
Исследование поддержано РНФ (грант № 21-73-20031-П). Результаты работы опубликованы в журнале SYNTHESIS (Q2, IF: 2.3).
Имидазолы являются составной частью широкого ряда органических молекул, которые служат основой для создания лекарств широкого спектра действия. Среди них, например, антипаразитарные, противогрибковые, антибактериальные, противоопухолевые препараты и препараты от повышенного давления.
Кроме того, имидазолы используют при производстве средств для борьбы с грибковыми заболеваниями растений, их применяют в качестве катализаторов для переработки пластика, они также входят в состав электролитов для аккумуляторов.
Учитывая статус имидазола как одного из самых востребованных фармакофорных фрагментов, поиск экологичных, удобных и экономичных методов для получения имидазольного ядра является актуальной задачей медицинской химии.
Ученые разработали новый метод, который позволяет синтезировать имидазольный фрагмент из имидазолина. Химики предложили использовать в качестве окислителя атмосферный кислород, который в ходе реакции превращается в воду, что позволяет свести к минимуму образование токсичных отходов.
«Для проведения реакции достаточно просто не закрывать колбу, позволив атмосферному кислороду свободно участвовать в реакции. Это является существенным преимуществом метода, поскольку большинство методов окисления с участием кислорода требуют подачи чистого газа из баллонов под давлением, что существенно удорожает и усложняет процесс», — рассказывает соавтор исследования, лаборант международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» ТПУ Кристина Мячина.
Ранее для проведения подобных реакций использовались стехиометрические окислители, такие как токсичные производные марганца или хлорированные реагенты. Альтернативные каталитические подходы с использованием кислорода опирались на сложные в получении и дорогие катализаторы на основе редких металлов, таких как рутений.
«Если ранее приходилось жертвовать либо экологичностью, либо экономической целесообразностью, то наш метод позволяет достичь и того, и другого одновременно», — отмечает Кристина Мячина.
С использованием разработанного метода был получен ряд из 23 имидазолов с выходами до 98%. Немаловажным аспектом является селективность метода по отношению к группам чувствительным к окислительным реагентам.
Разработанный метод не требует специфического оборудования и дорогостоящих реагентов, поэтому потенциально может лечь в основу создания новой технологии получения имидазолов.
«Нашим следующим логичным шагом станет разработка методов функционализации полученных имидазолов. Когда мы разработали метод для синтеза имидазольного ядра, мы можем направить наши усилия на его модификацию. Это откроет путь к созданию обширных библиотек новых биологически активных соединений», — делится Кристина Мячина.
