Ученые разработали новый безопасный источник азотистоводородной кислоты

Над проектом работали специалисты подведомственного Минобрнауки России Института органической химии имени Н.Д. Зелинского (ИОХ) РАН, Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дм. Рогачева (НМИЦ ДГОИ) Минздрава РФ, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Казанского федерального университета.

В последние десятилетия такие органические соединения, как алкилазиды, вызывают все больший интерес у ученых из-за возможности их применения в органическом синтезе, в биологии и медицине, а также в качестве энергоемких соединений. В медицине алкилазиды применяют для проведения «клик-реакций», при которых молекулы-модули, как конструктор, собираются в ансамбль простым взаимодействием, напоминающим нажатие пальцем клавиши на компьютере («клик»). В частности, это используется для модификации потенциальных лекарств или биологических объектов (пептидов, нуклеозидов) флуоресцентными метками. Это позволяет изучать распределение лекарственного вещества в организме, места воспаления или локализации опухолей и т.д. Кроме того, их используют для получения известных и разработки новых лекарственных средств.

«Для получения алкилазидов обычно требуются либо азиды металлов, либо азотистоводородная кислота. Но применение азотистоводородной кислоты в чистом виде ограничено её летучестью, высокой токсичностью и нестабильностью. В то же время использование азидов металлов ограничено их низкой растворимостью в стандартных растворителях, используемых в органическом синтезе. Азид 4-(диметиламино)пиридиния можно рассматривать как стабильную форму азотистоводородной кислоты, так как он содержит её в своем составе, но при этом для него нехарактерны её недостатки. В отличие от классических реагентов, применяемых для введения в молекулу азидной функции, разработанный нами реагент стабилен, невзрывоопасен, малогигроскопичен (т.е. почти не поглощает водяные пары из воздуха), растворим как в воде, так и в различных органических растворителях, то есть безопасен и удобен при использовании на практике. Синтез нашего реагента легко масштабируется, что позволяет получать его в количествах десятков грамм и более за одну загрузку», – отметил руководитель проекта по гранту РНФ (проект 21-73-10212), старший научный сотрудник лаборатории химического синтеза НМИЦ ДГОИ Иван Андреев.

«К примеру, реакция раскрытия донорно-акцепторных циклопропанов азид-ионом с образованием алкилазидов является ключевой стадией в синтезе разнообразных полициклических N-гетероциклов, в том числе природных соединений, их аналогов и физиологически активных молекул. При этом такое превращение в «классическом варианте» – с участием азидов металлов – проходит в жёстких условиях при высоких температурах в течение длительного времени и сопровождается различными побочными процессами, что приводит к уменьшению выходов целевых продуктов. Применение азида 4-(диметиламино)пиридиния в среде протонной ионной жидкости позволило получить целевые алкилазиды с хорошими выходами в более мягких условиях, а также избежать использования токсичных растворителей, используемых в существующих процессах», – добавил заведующий лабораторией направленной функционализации органических молекулярных систем ИОХ РАН Игорь Трушков.

В дальнейшем ученые планируют расширить сферу применения разработанного реагента для получения других классов практически полезных органических соединений.