Сотрудники лаборатории катализа и органического синтеза Физико-технического института ИрГТУ работают над созданием металлических катализаторов на основе родия, палладия и кобальта и изучают их свойства. Эти металлы, находясь в наноразмерном состоянии, проявляют высокую каталитическую активность и избирательность. Кроме того, они в разы дешевле платины, которая используется в ряде синтезов в качестве катализатора. В настоящее время в лаборатории проводятся опыты по стабилизации металлических катализаторов различными веществами на основе хиральных молекул. Исследования ученых актуальны в области фармакологии, медицины, промышленности.
«Многие вещества существуют в форме двух оптических изомеров. По физическим свойствам они абсолютно одинаковы, но один может быть полезным, а другой бесполезным и даже вредным. Некоторые лекарства построены на таком принципе, – утверждает сотрудник лаборатории, аспирант ФТИ Василий Страхов.
«Хиральные энантиомеры – это молекулы одного и того же вещества, которые имеют такое пространственное строение, что являются зеркальными отражениями друг друга, как левая и правая рука (термин хиральный происходит от греческого слова χειρ - рука), - поясняет В. Страхов. - Эти вещества имеют одинаковые физические свойства (температура плавления, кипения и т.д.), но вращают плоскость поляризации света в разных направлениях и демонстрируют разную биологическую активность.
Хиральные энантиомеры имеют огромное значение для процессов жизнедеятельности всех живых организмов: они входят в состав рецепторов, антител, ферментов. Большинство биологически активных добавок, витаминов, лекарственных препаратов, гормонов являются оптически активными соединениями. Но если подобные вещества природного происхождения содержат, как правило, один энантиомер, то синтетические соединения содержат рацемическую смесь энантиомеров. Эти соединения будут проявлять различную биологическую активность по отношению к организму человека, при этом, чаще всего только один энантиомер обладает положительным физиологическим эффектом, а другой, в лучшем случае, нейтрален по отношению к организму, но может оказать и нежелательное воздействие.
Именно поэтому получение только определенного энантиомера – важная задача для фармацевтической и химической промышленности».
По словам В. Страхова, продукты, получаемые в данных реакциях, имеют широкое применение. Так, из структурных аналогов этилпирувата путём гидрирования получают витамин В5. В энантиоселективных реакциях получают оптически активные соединения – синтоны для различных пептидов, антибиотиков, противораковых препаратов, ингибиторов ферментов, различных хиральных полимеров для промышленности и медицины. Поэтому разработка эффективных оптически активных катализаторов для ключевых стадий подобных процессов является очень перспективным направлением. Это позволит, в частности, сократить число стадий в производстве и снизить количество побочных продуктов за счет увеличения селективности. Также более эффективные катализаторы помогут увеличить выход продукта и скорость его получения.
Ученый отмечает - в то время, как простой синтез приводит к получению рацемата – смеси, где каждого из энантиомеров равное количество, эксперименты по стабилизации металлических катализаторов различными веществами на основе хиральных молекул позволяют получить избыток одного из энантиомеров. В качестве исследуемой реакции в лаборатории используют реакции гидрирования кетонов и кетокислот.
Наталья Розова
