Цивилизация
Ученые из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН обнаружили значимое влияние металла на реакционную способность азид-аниона в органических превращениях, использующихся в производстве лекарственных препаратов. Также химики предложили способ, который позволяет безопасно использовать взрывчатые азиды металлов для изготовления фармсубстанций. Исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Chemistry – A European Journal.
«В нашей работе мы впервые обнаружили, что металл кардинальным образом влияет на реакционную способность азид-аниона в реакциях нуклеофильного замещения, которые часто используются при получении фармацевтических препаратов», – сказал один из авторов исследования, кандидат химических наук Алексей Сухоруков.
Органические азиды – это важнейший класс химических соединений, которые применяются в синтезе фармакологически активных веществ, в частности лекарственных препаратов, таких как Тамифлю, Напроксен и Кандесартан. В промышленности для получения органических азидов используют простое неорганическое соединение, азид натрия, состоящее из катиона натрия (щелочного металла) и азид-аниона.
Азиды нещелочных металлов (в частности, магния, цинка, кобальта) – крайне неустойчивые и взрывчатые вещества, азид свинца, например, используют как детонатор. Такие соединения, в отличие от азидов щелочных металлов, с трудом можно рассматривать в качестве удобных реагентов для органического синтеза.
В своей работе химики предложили способ, который позволяет безопасно использовать взрывчатые и неустойчивые азиды металлов. Этот метод заключается в том, что взрывчатый азид генерируется путем ионного обмена в растворе непосредственно перед проведением синтеза органического азида.
Ученые провели аналогию между химическим поведением, которое наблюдалось в их исследовании, и игрой в бильярд, где ионы – это шары, а атомы органической молекулы – лузы. В отличие от реальной игры, основанной на механике, в «химическом бильярде» шары (ионы) после столкновения могут не только разлетаться в стороны, но и «слипаться», образуя связанную пару, которая движется по совершенно другой траектории (т.е. присоединяется в другое положение органической молекулы, нежели свободный азид-анион). Изображение такого «химического бильярда» помещено на обложку выпуска журнала.
«В открытом нами химическом процессе катион металла, в зависимости от своей природы, направляет атаку азид-аниона в то или иное положение органического субстрата. Химик, как профессиональный игрок в бильярд, выбирает подходящий шар (катион металла) и диспозицию (условия проведения химической реакции) для попадания в нужный реакционный центр молекулы. Эта простая аналогия в понятной манере иллюстрирует научное открытие, описанное в нашей работе», – пояснил ученый.
«Результаты нашего исследования открывают совершенно новые возможности для получения органических азидов и, соответственно, в будущем позволят существенно упростить процессы получения ряда фармсубстанций», – заключил Алексей Сухоруков.
