Разработан новый метод создания молекул

Работники лаборатории Научно-исследовательского института Скриппса.
Работники лаборатории Научно-исследовательского института Скриппса.

Учёные из Научно-исследовательского института Скриппса (The Scripps Research Institute) разработали новый метод, который позволит химикам конструировать новые, сложные и потенциально ценные молекулы, используя относительно дешёвые и нетоксичные карбоновые кислоты. Этот класс органических соединений включает аминокислоты, жирные кислоты, лимонную и уксусную кислоту и другие вещества, которые уже выпускают в промышленных масштабах. «Это один из самых полезных методов, с которым мы когда-либо работали. Он задействует в основном материалы, к которым любой химик уже имеет доступ, поэтому мы думаем, что интерес к нему будет расти быстро», — говорит ведущий автор исследования Фил С. Бэран (Phil S. Baran).

Новый метод — это модификация одного из самых широко распространённых наборов химических реакций — реакций образования амидной связи. Начиная с 40-х годов, они стали популярным инструментом в химических лабораториях и сыграли важную роль в открытии многих соединений и методов синтеза.

В ходе реакции образования амидной связи атомы углерода карбоновых кислот связываются с атомами азота другого класса соединений — аминов. Эти реакции протекают с образованием в качестве побочного продукта воды и относительно просты и безопасны. Химики давно мечтали о настолько же простой и дешёвой технике создания углерод-углеродных связей, поскольку это позволило бы синтезировать огромное количество ранее недоступных органических молекул.

Для этого учёные из Научно-исследовательского института Скриппса перепрофилировали традиционный способ образования амидных связей. Новые реакции предполагают простые безопасные условия — на этот раз побочным продуктом является углекислый газ — и те же недорогие и широкодоступные исходные вещества — карбоновые кислоты. Однако второй реагент — не амины, а органические соединения, содержащие углерод и цинк, которые так же относительно просто купить или произвести.

Новый метод использует недорогой и коммерчески доступный активирующий агент, который подготавливает к реакции выбранную карбоновую кислоту. Затем реакцию между карбоновой кислотой и углеродно-цинковым соединением ускоряет металлический катализатор — никель. Ключевой ингредиент — лиганд, соединение, которое помогает металлическому катализатору справиться с работой. «Мы выяснили, что обычные, общедоступные бипиридильные лиганды работают лучше всего. Они помогают стабилизировать никель, чтобы он смог катализировать реакцию», — говорит Тянь Цинь (Tian Qin), один из авторов исследования.

«Это впечатляющее новое открытие представляет собой значительный прогресс в области трансформации простых органических молекул и оперативной разработки сложных структур из легкодоступных материалов — с его помощью мы собираемся открывать и разрабатывать биологически активные соединения, которые помогут пациентам побеждать серьёзные болезни», — добавляет другой автор исследования — Мартин Д. Истгейт (Martin D. Eastgate).