Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto (CHGF) mokslininkai pristatė naują universalų metodą, kuris gali paspartinti naujų vaistų kūrimą. Šis matomosios šviesos fotoredokso katalize grįstas metodas leidžia vienu žingsniu į paprastus aromatinius junginius įvesti universalų vieno anglies atomo fragmentą, kuris vėliau gali būti lengvai paverstas įvairiomis funkcinėmis grupėmis. Tyrimas publikuotas prestižiniame žurnale „Journal of the American Chemical Society“ (JACS).
Anksčiau naujų molekulių variantų sintezei reikėdavo kurti atskirus kelius, o tai lėtino procesą. Naujasis metodas siūlo universalų tarpinį junginį, veikiantį kaip cheminis „adapteris“. Užuot kuriant naujus sintezės kelius kiekvienam junginiui, chemikai gali įvesti šį tarpinį junginį ir iš jo greitai gauti daugybę skirtingų molekulių. Tai ypač svarbu medicininėje chemijoje, kur nedideli struktūriniai pokyčiai gali lemti vaisto veiksmingumą ir saugumą.
Metodo kūrėjai, tarp jų doktorantas Jonas Žurauskas, prof. Edvinas Orentas ir doktorantas Nojus Radzevičius, pabrėžia, kad naujovė slypi universaliame tarpiniame junginyje. „Anksčiau kiekvienam analogui reikėjo atskiro sintezės kelio, dabar užtenka vieno žingsnio, o tolesnė įvairovė gaunama iš to paties tarpinio junginio“, – aiškina J. Žurauskas. Jis palygino metodą su universaliu laikikliu ant sienos – vietoj nuolatinio gręžimo, pakanka pritvirtinti laikiklį ir prie jo lengvai tvirtinti skirtingus daiktus.
Mokslininkai sėkmingai pritaikė metodą kelių žinomų vaistinių junginių, įskaitant ibuprofeną, naprokseną, sildenafilio analogą, kanabinoidus, tadalafilio darinius ir estroną, sintezei. Tai įrodo metodo suderinamumą su realių vaistinių molekulių funkcinėmis grupėmis.
Pagrindas – matomosios šviesos fotoredokso katalizė, kurioje matoma šviesa veikia kaip energijos šaltinis. Ji sužadina fotokatalizatorių, kuris perduoda elektroną reagentui (metilendipiridiniumo druskai, DiPyM). Reagentui suskilus, susidaro reaktyvi dalelė, jungiamasi prie aromatinio žiedo, o vėliau susidaro galutinis produktas. Kadangi fotokatalizatorius ciklo pabaigoje grįžta į pradinę būseną, jo reikia nedaug (1 mol%), ir nereikia papildomų išorinių oksidatorių ar reduktorių. „Būtent švelnios, matoma šviesa valdomos sąlygos leidžia pasiekti selektyvumą, kurio neįmanoma gauti klasikinėmis, aukštos temperatūros ar rūgštinėmis sąlygomis paremtomis reakcijomis“, – teigia J. Žurauskas.
Metodas yra pirmasis, leidžiantis tiesiogiai įvesti jungiamąją C1 grupę į neaktyvuotus arenus. Mokslininkai mato tris pagrindines ateities taikymo kryptis: spartesnį naujų medicininės chemijos junginių ir jų analogų kūrimą, molekulių, pasieksiančių ląstelės mitochondrijas (svarbu vaistų pernašos ir vaizdinimo tyrimuose), kūrimą, bei medžiagų mokslo srityje. Tikimasi, kad metodas taps įprastu organinės sintezės įrankiu.
Nuo idėjos iki publikacijos praėjo devyni mėnesiai. Tyrėjai planuoja toliau tirti metodo sąveiką su kitomis vaistinėmis molekulėmis, pritaikyti jį konkrečioms programoms ir giliau analizuoti reakcijos mechanizmą. Prie tyrimo prisidėjo doktorantas N. Radzevičius, magistrantai P. Vaickūnas ir G. Sergejevaitė, dr. S. Balčiūnas, o mokslinis vadovas – prof. dr. Edvinas Orentas. Visi autoriai dirba VU.
