Российские химики придумали, как простым и экологически чистым способом синтезировать нужную форму лекарства, необходимого для разжижения крови. Новый метод поможет избежать опасных передозировок, а также перспективен для синтеза других лекарственных препаратов. Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Green Chemistry.

Препараты для разжижения крови, называемые антикоагулянтами, не дают образоваться тромбам в сосудах. Один из самых распространенных подобных препаратов — варфарин, применяемый как с лечебной, так и с профилактической целью при повышенном риске тромбообразования. Он существует в виде двух оптических изомеров — молекул одинакового химического состава, представляющих собой зеркальное отражение друг друга. Они проявляют одинаковые физические и химические свойства и отличаются лишь пространственным расположением заместителей.

Несмотря на одинаковые состав и свойства, такие молекулы порой могут проявлять совершенно разную биологическую активность, да и эффект от них как от лекарственных средств может быть совершенно противоположный. Это связано с тем, что в организме человека есть ферменты-оптические изомеры.

Есть немало примеров, когда один препарат представлен двумя оптическими изомерами, один из которых может быть успокоительным, а второй — опасным ядом. Препарат талидомид, который был зарегистрирован в середине XX века как успокаивающее и снотворное средство и прописывался беременным женщинам, как оказалось, имеет изомер, который приводит к рождению детей с врожденными уродствами.

«Поэтому сегодня в фармакологии сформировалось правило, что если вещество состоит из двух антиподов, то его нельзя запускать в производство, пока каждый изомер не будет получен в чистом виде, и не будет определена его биологическая активность», — поясняет соавтор работы Александр Кучеренко из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН.

Варфарин необходимо принимать под строгим контролем врача, поскольку его передозировка может привести к чрезмерному разжижению крови и даже к смерти. Это связано с тем, что варфарин обычно производится в виде смеси двух изомеров, которые отличаются эффективностью примерно в пять раз. Поэтому ученые ИОХ РАН решили найти способ синтеза варфарина с целью получения одного конкретного изомера, а не их смеси.

Для синтеза этого препарата ученые использовали вещество кумарин, присутствующее во многих растениях и обладающее сладким запахом свежескошенной травы или сена. Именно кумарин в испорченном сене почти 100 лет назад приводил к смерти от кровотечения коров в США, на что впервые обратили внимание ученые.

Также они получили особый катализатор, у которого, как и у варфарина, есть два оптических изомера. Благодаря своим свойствам этот катализатор ускоряет именно тот путь реакции, который ведет к образованию нужной формы варфарина. В отличие от большинства других он не содержит тяжелых металлов: родия, платины, палладия, иридия и других, поэтому такой синтез не загрязняет ими получаемое вещество.

«Эта концепция называется органокатализ: все органические реакции проводятся в присутствии органических катализаторов. То есть органика катализирует органику, — пояснил Кучеренко. — В России такой подход, кроме нашей лаборатории, нигде не развит».

Ученые установили, что предложенный способ получения оптически чистого варфарина оказался пригоден и для синтеза его аналогов. Так, в качестве примера они получили тем же способом кумахлор — крысиный яд, а также планируют получить другие вещества, таких как левомицетин, ролипрам и пароксетин.

Полученный варфарин превосходит по чистоте зарубежные аналоги, содержание желаемого изомера в нем превышает 99%. Кроме того, разработанный метод впервые позволил получать варфарин в чистой воде — задача, которая представляет собой один из важнейших технологических вызовов в органическом синтезе. Использование воды в качестве растворителя заманчиво с точки зрения экологии, поскольку освоение этого метода предполагает минимальное загрязнение окружающей среды. Наконец, катализатор, используемый в реакции, в итоге может быть легко отфильтрован от получившегося варфарина и повторно использован.

«Если научиться получать именно этот изомер, то дозу препарата можно снизить в пять раз, — пояснил Кучеренко. — А зачем его глотать больше, если можно меньше? Соответственно, снизятся риски всевозможных передозировок».

Похожие новости

  • 20/11/2018

    Российские ученые смоделировали образование активного кислорода на стенке клетки

    Удалось изучить активность веществ, образующихся во время лечения опухоли на оболочке раковых клеток и окисляющих их. Исследование провели сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А.Н.
    632
  • 15/04/2019

    Лекторий РНФ прошел на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»

    ​С 9 по 11 апреля участники и держатели грантов РНФ рассказывали о своих научных исследованиях в рамках Лектория РНФ. Более 300 студентов, аспирантов и молодых ученых – участников Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019» – узнали о том, какие научные прорывы уже совершены и еще будут сделаны в ближайшее время российскими учеными в области материаловедения, фотоники, иммунологии, неврологии и химии.
    595
  • 06/11/2018

    Как решить проблемы качества и безопасности продуктов питания

    Ведущие исследования в области управления качеством и безопасностью продуктов питания представили на XVII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов 29 октября во время совместного симпозиума Российского научного фонда и Российской академии наук.
    845
  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    1168
  • 29/11/2019

    Первая всероссийская междисциплинарная конференция «Микрофлюидика: современные успехи и перспективы развития»

    ​6 декабря 2019 года в Москве, на базе ФНКЦ физико-химической медицины ФМБА России, пройдёт Первая всероссийская междисциплинарная конференция «Микрофлюидика: современные успехи и перспективы развития».
    464
  • 30/11/2018

    ​Конгресс «Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания»

    ​Конгресс «Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания» в третий раз объединил ведущих российских и зарубежных ученых и клиницистов, которые представили передовые подходы в области изучения и лечения аутоиммунных и иммунодефицитных заболеваний.
    2160
  • 20/11/2018

    Ученые установили, что набеги насекомых остаются в памяти деревьев

    Оригинальный способ предсказания будущих атак вредителей растений разработан учеными Института проблем экологии и эволюции РАН Булатом Хасановым и Робертом Сандлерским. Они предложили оценивать число вредителей по структуре древесины.
    663
  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    1124
  • 28/05/2018

    Нейросеть помогла российским ученым определить оптимальные условия хранения микроорганизмов

    ​Российские ученые с помощью нейросети определили самые оптимальные условия для длительного хранения микроорганизмов, выживающих при экстремально высокой солености. Статья об этом опубликована в журнале Extremophiles.
    584
  • 28/03/2018

    Российские химики раскрыли механизм важнейшей для промышленности реакции

    ​Механизм важнейшей окислительной реакции Байера-Виллигера, известной больше ста лет, раскрыт международной группой ученых. Реакция является универсальным путем получения эфиров органических кислот - базовых соединений для химической промышленности.
    890