Новости химической науки > Органический дайджест 182

В этом номере дайджеста: олигомерные фосфаты эффективно ускоряют реакцию бензилирования; родацианин для разработки новых противомалярийных препаратов; необычные особенности реакций с участием пиридинов и дихлорметана; окислительно активные биомиметические кластеры дижелеза и синтетический фермент – катализатор реакции Дильса-Альдера.

Хэнсон (P. R. Hanson) с соавторами из Университета Канзас методом метатезиса с раскрытием цикла [ ring-opening metathesis polymerization (ROMP)] получил олигомер, характеризующийся боковыми цепями, содержащими бензилфосфатные фрагменты (1). Связанный с полимером реагент способствует бензилированию широкого круга циклических и ациклических аминов [1].

Рисунок из Org. Lett. 2010, 12, 2904

Исходным для синтеза 1 является недорогой эндо-ангидрид 2. Термическая изомеризация 2 приводит к образованию целевого экзо-изомера 3, восстановление которого с помощью алюмогидрида лития позволяет получить диол 4. Фосфорилирование диола 4 POCl₃ в присутствии основного катализатора дает фосфорохлоридат 5. Бензильный фрагмент вводят в состав соединения, обрабатывая 5 бенлиловым спиртом и получая бензилфосфат 6. Полимеризация в присутствии катализатора Граббса позволяет получить полимер 1. Реакцию полимеризации можно погасить этилвиниловым эфиром, после чего промывка водой и осаждение диэтиловым эфиром позволяет получить олигомер 1 – белое твердое вещество (исследователи применяли олигомеры со степенями полимеризации 20, 50 и 100).

Для примера эффективности полимерного реагента морфолин (7) обрабатывали 1, получая соответствующий продукт бензилирования 8 с почти количественным выходом и 98% чистотой.

Рисунок из Chem. Sci. 2010, 1; DOI: 10.1039/c0sc00125b

Разработка эффективного лечения малярии представляет собой непростую задачу, так как у переносчиков малярии – у паразитов Plasmodium falciparum может быстро развиваться резистентность к противомалярийным препаратам. Таким образом важной задачей является разработка таких лекарств против малярии, которые обладали бы различным механизмом действия на паразиты.

Ихара (M. Ihara) и Такасу ( K. Takasu) обнаружили, что родацианины (rhodacyanines) демонстрируют сильную противомалярийную активность даже против хлорохин-резистентных штаммов паразита, хотя механизм действия этих соединений до настоящего времени был неизвестен [2].

Исследователи изучили внутриклеточное поведение родацианинов в эритроцитах, инфицированных возбудителем малярии. Визуализация паразитов и наблюдение флуоресцирующих родацианинов с помощью флуоресцентной микроскопии показало, что родацианины с самой высокой противомалярийной активностью локализованы в плазмодиальных митохондриях эритроцита. Исследователи предполагают, что именно эта аккумуляция оказывает наибольшее влияние на ингибирование роста паразитов – возбудителей малярии.

Производные пиридина и хлористого метилена используются в ряде общепринятых синтетических методов, как, например, защита спиртов, ацилирование, окисление по Дессу-Мартину и озонолиз. Хлористый метилен является универсальным растворителем для этих реакций, производные пиридина – акцепторами протона или активаторами нуклеофильных реагентов.

Рисунок из J. Org. Chem. 2010, 75, 4292

При проведении электрохимических экспериментов исследователи их Университета Портленда под руководством Вормзера (C. Wamser) обнаружили, что через несколько дней даже при обычных условиях CH₂Cl₂ и пиридин реагируют с образованием осадка белого кристаллического вещества – дихлорида 1,1’-метиленбиспиридиния (1) [3].

Исследователи вводили в реакцию с CH₂Cl₂ в реакцию с рядом пиридинов, наблюдая за протеканием процесса с помощью ПМР. Через 2 месяца в реакции пиридина с CH₂Cl₂ выход продукта составляет всего лишь 1%, однако выход продукта реакции дихлорметилена с 4-метиламинопиридином составляет 78%. Растворимость продукта последней реакции в CH₂Cl₂ позволяет изучить кинетические закономерности этой реакции. Исследователи предполагают, что она протекает через два последовательно реализующихся этапа SN₂, первый из которых является скоростьопределяющим.

Вормзер рекомендует с осторожностью использовать комбинацию пиридинов и CH₂Cl₂ в органическом синтезе, в особенности – пиридины с донорными заместителями – их активность может привести к загрязнению целевого продукта солями биспиридиния. 2-Замещенные пиридины не раегируют с хлористым метиленом, что делает 2- и 2,6-замещенные пиридины более подходящими акцепторами протона в органическом синтезе.

В ферменте [FeFe]-гидрогеназа активный центр комплекса дижелеза находится в переплетениях белковых цепей.

Рисунок из J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 2410

Для получения искусственной системы, подражающей окислительно-восстановительным свойствам гидрогеназы Лю с соавторами из Университета Нанчань и Центра Джона Иннеса (Норвич, Великобритания) ввели фрагмент комплекса [Fe₂(CO)₆] в элементарное звено полиеновой цепи, и использовали полученный полимер для функционализации электрода из золота [4].

Исследователи получили диацетиленовый мономер (1), содержащий комплекс дижелеза и ввели его в реакцию полимеризациив присутствии родийорганического катализатора, получив циклический полиен с терминальной ацетиленовой группой (2). «Click»-реакция 2 с поверхностью золотого электрода, модифицированного за счет самоорганизации α,ωмеркаптодеканилазидов, позволяет нанести полимер на электрод. То, что комплекс железа внедрен в матрицу из полимера, позволяет ему сохранять большую часть окислительно-восстановительной активности после нескольких последовательных регистраций вольтамперограммы.

Джастин Сигель из Университета Вашингтона в Сиэтле выбрали реакцию циклоприсоединения Дильса-Альдера в качестве модели для создания ферментативного катализатора этой реакции, не протекающей, кстати, в живой природе [5].

Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1190239

Сканирование 10¹⁹ белковых структур позволило сузить поиск до миллиона протеинов, активные центры которых могли справиться с непростым заданием. Дальнейшее компьютерное моделирование позволило сократить список подходящих белков до сотни наиболее обещающих (каждый состоял не более, чем из 300 аминокислотных остатков).

С помощью методов генетической инженерии исследователи получили эти белки в лабораторных условиях с помощью генно-модифицированных бактерий. Около пятидесяти из белков были стабильны, два из этих 50 катализировали реакцию Дильса-Альдера.

В условиях катализа белком реакция протекает на порядок медленнее, чем в условиях металлокомплексного катализа, однако использование синтетического фермента позволяет добиться исключительной стереоселективности и специфичности по отношению к субстрату.

Анонсы недели – в журнале американского химического общества Chemical Reviews опубликован обзор, посвященный синтезу, реакционной способности и практическому применению производных изоцианацетата [6]; в журнале Королевского химического обществаChemical Society Reviews может показаться интересным обзор о синтезе пирролов с помощью многокомпонентных реакций [7].

Источники: [1] Org. Lett. 2010, 12, 2904; [2] Chem. Sci. 2010, 1; DOI: 10.1039/c0sc00125b; [3] J. Org. Chem. 2010, 75, 4292; [4] J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 2410; [5] Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1190239; [6] Chem. Rev., 2010, DOI: 10.1021/cr900411f; [7] Chem. Soc. Rev., 2010; DOI: 10.1039/b917644f

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #медицинская химия, #органическая химия, #органический синтез, #химия поверхности, #химия полимеров, #элементоорганическая химия