Учёные НИУ ВШЭ придумали, как сделать производство успокоительных препаратов эффективнее и дешевле
Российские исследователи из НИУ ВШЭ и Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН предложили способ увеличить эффективность производства отдельных компонентов лекарств и сделать его дешевле. Они повысили избирательность реакции получения производных гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), входящих в состав успокоительных, за счёт использования фторидной добавки, которая увеличила долю полезного продукта реакции более чем в два раза, а общий выход реакции — в 2,5 раза. Исследование опубликовано в The Journal of Organic Chemistry.
Некоторые органические молекулы существуют в виде двух зеркально симметричных структур, похожих друг на друга, как левая и правая рука человека, поясняют в НИУ ВШЭ. Это свойство известно как изомерия, а такие соединения называются энантиомерами. Разницы в физических и химических свойствах между изомерами нет, при этом биологическая активность молекул может отличаться, из-за чего они по-разному воздействуют на людей. Это важно учитывать при изготовлении лекарств, в составе которых может быть несколько оптических изомеров. Известны случаи, когда одна из форм изомера обладала лечебными свойствами, а вторая — токсична. Так произошло с американским препаратом талидомидом в 1957 году. Его как успокоительное, снотворное, а также средство от утренней тошноты прописывали беременным женщинам, но оказалось, что изомер, входящий в его состав, приводит к дефектам развития у детей.
Поэтому при разработке лекарств учёные стремятся к селективному синтезу — получению преимущественно одного изомера с необходимой конфигурацией атомов. Оценить это позволяет энантиомерный избыток. Он показывает, насколько больше образуется одного изомера по сравнению с другим, в процентах. Чем он выше, тем более оптически чистым является продукт.
Команда российских учёных предложила новый способ повышения селективности реакции присоединения по Михаэлю. С помощью такого механизма получают производные гамма-аминомасляной кислоты, которые входят в состав таких препаратов, как фенибут и баклофен, которые прописывают при тревожности и бессоннице. фенибута и баклофена — средства от психических расстройств (тревожности, бессонницы и т.д.). Производные могут существовать в виде оптических изомеров, поэтому синтез нужно проводить селективно и создавать преимущественно один изомер. Для этого во время синтеза молекулы, помимо стандартного катализатора из комплекса бромида никеля и диимина, химики использовали фторидную добавку.
«Есть несколько подходов к тому, как повлиять на течение химической реакции. Можно усложнить сам катализатор, но это приведёт к необходимости менять процесс производства, технологические карты и перестраивать заводы. Второй вариант — найти подходящую добавку, способную повлиять на катализатор. При таком подходе изменение производства будет недорогим — достаточно всего лишь «посолить», что выгодно для промышленности», — объясняет один из авторов статьи, студент факультета химии НИУ ВШЭ Фёдор Клюев.
Фторидная добавка изменила поведение катализатора реакции: увеличилось общее количество продукта (выход реакции), а доля полезного изомера стала больше (энантиомерный избыток). Без добавки максимальные значения для выхода продукта составляли 35% и 50% — для энантиомерного избытка. С использованием фторидной добавки минимальный выход продукта составлял 75%, а энантиомерный избыток — 84%.
Изменение показателей реакции после активации фторидной добавкой
По мнению исследователей, изменение этих показателей сделает синтез дешевле: при том же расходе сырья продукта будет образовываться больше, а сам он будет оптически чище.
«В рамках исследования удалось получить принципиальное доказательство, что предложенная нами стратегия для активации катализаторов фторидами работает. Мы надеемся, что такой простой подход заметят и будут применять для других типов катализаторов и реакций, как в лабораторных синтезах, так и в промышленности», — заключает профессор Денис Чусов, заведующий базовой кафедры элементоорганической химии Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
