Группа ученых из ИНЭОС РАН, ВШЭ и МФТИ синтезировала катализаторы, содержащие атом металла рутения и ароматическое кольцо. Ученые выделили зеркальные формы этих катализаторов и исследовали их эффективность для получения гетероциклов, часто встречающихся в структуре лекарственных препаратов. Результаты исследований опубликованы в журнале Chemical Communications.
Производные изохинолинов проявляют высокую биологическую активность и широко применяются как лекарственные препараты: диуретические, антибактериальные и антиоксидантные. Один из основных этапов синтеза таких веществ — это активация связей «углерод — водород» в исходных реагентах. Как правило, эту стадию необходимо проводить с помощью катализаторов, содержащих атомы металла.
Наиболее часто для таких синтезов используют соединения палладия, которые можно заслуженно отнести к лидерам по числу ускоряемых ими реакций. Однако они не являются универсальными. В 1993 году в журнале Nature была опубликована статья японских ученых, в которой впервые описана реакция активации связи «углерод — водород» под действием рутениевого катализатора. В последнее десятилетие перспективы таких реакций заинтересовали ученых всего мира, и сегодня по этой теме публикуется больше 300 работ каждый год.
Группа российских ученых из Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН, ВШЭ и МФТИ имеет большой опыт работы с соединениями рутения. Так, в 2022 году они получили комплекс рутения с ароматическим производным природной камфоры, однако он оказался неэффективен в катализе. В этом году структура соединения была изменена, чтобы сделать атом металла более доступным для реагентов. В качестве ароматического кольца для связывания рутения было выбрано производное тетралина — продукта переработки нефти.
Полученный катализатор был разделен на два энантиомера. Это вещества, имеющие одинаковый химический состав, но отличающиеся по строению — как предмет и его зеркальное отражение. Для разделения энантиомеров ученые использовали хроматографию. Этот процесс можно сравнить со впитыванием жидкости губкой, только в роли губки выступает специально подобранное химиками соединение, которое поглощает энантиомеры с различной скоростью.
«Мы старались сделать синтез максимально коротким и простым, чтобы другие ученые могли воспользоваться этим методом», — поясняет Дмитрий Перекалин, заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН.
Полученные энантиомеры катализатора ученые использовали, чтобы провести активацию связей в бензамиде и для последующего достраивания циклической структуры дигидроизохинолина. Выход целевых веществ составил 50–80%.
Авторы полагают, что разработанный ими метод может быть использован для синтеза других хиральных катализаторов, поэтому исследования в данном направлении будут продолжены.
Работа поддержана Российским научным фондом, грант 23-13-00345.
