Новое поколение хиральных металлокомплексных катализаторов для синтеза ценных биологически активных молекул для фарминдустрии

Хиральные соединения играют жизненно важную роль для существования всей живой системы на нашей планете. Понятие «хиральность» присуще примерно ⅔ всех молекул, существующих в природе. Так, отдельные энантиомеры одного и того же соединения могут проявлять различные фармакокинетические и фармакодинамические свойства, и в некоторых случаях один из энантиомеров может являться также токсической компонентой; в частности, все помнят историю с Талидомидом в начале 80-х гг ХХ века. После этого случая возникли вопросы безопасности применения рацемических форм лекарственных средств. Фармацевтически неактивные изомеры в смеси больше не считаются «молчаливыми пассажирами». Поэтому приоритетом считается разработка энантиомерночистых препаратов и негативно оценивается коммерциализация рацематов. Естественно, что асимметрические пути синтеза являются одними из важнейших и экономически целесообразных подходов к решению проблем, причем наиболее перспективными являются каталитические варианты. Поэтому асимметрический катализ стал очень популярным, целенаправленным и мощным инструментов для получения практически важных хиральных молекул (особенно неприродного происхождения и сложного строения). Неудивительно, что мировое сообщество признало важность асимметрического катализа, дважды присудив Нобелевскую премию по химии (2001 и 2021) за разработки в этой области. Примечательно, что селективный контроль хиральности играет ключевую роль в разработке лекарств и в синтезе природных соединений, а также в основных промышленных процессах. Таким образом, энантиоселективные каталитические реакции оказывают экспоненциально нарастающее влияние на развитие синтетической органической химии за последние 30 лет. Традиционно, хиральные металлоорганические катализаторы востребованы как в фундаментальных научных исследованиях, так и в индустрии при получении хиральных строительных блоков и компонент лекарственных препаратов. Суть асимметрического металлокомплексного катализа в том, что ион металла активирует субстраты в процессе реакции посредством образования сильных ковалентных взаимодействий, а лигандное окружение позволяет осуществлять стереоконтроль. Учитывая сложную обстановку в отечественной фарминдустрии из-за недостаточного развития асимметрических методов синтеза в нашей стране, данный проект направлен на разработку нового поколения дешевых хиральных катализаторов на основе комплексов кобальта(III), меди(II) и никеля (II), которые будут выступать в качестве комбинированной (или гибридной) каталитической системы, сочетающей в себе две функции (кислота Льюиса + кислота Бренстеда) в одной молекуле. Полученные комплексы будут использованы в важнейших асимметрических каталитических процессах для получения востребованных в фарминдустрии биологически активных строительных блоков и компонент лекарственных средств. По сравнению с разработанным в ходе проекта 20-13-00155 (2020-2022) классом хиральных металлокомплексных катализаторов на основе кобальта(III), где в некоторых реакциях наблюдалась низкая энантиоселективность, новое поколение полученных катализаторов будет иметь преимущество в виде дополнительного каталитического центра, обладающего кислотностью Льюиса, т.е. система будет являться бифункциональной, что позволит решать проблемные задачи органического синтеза и проводить более сложные трансформации и реакции с образованием труднодоступных комплексных биомолекул с высоким энантиоконтролем. Кроме того, свободное координационное место на ионе металла даст возможность непосредственного использования комплекса в асимметрических окислительно-восстановительных процессах. Планируется тестировать каталитическую активность полученных комплексов в таких асимметрических реакциях как восстановление альдегидов, кетонов и олефинов, кинетическое расщепление рацемических эпоксидов (и азиридинов) с помощью диоксида углерода, триметилсилцианирование альдегидов, а также возможно и в радикальных процессах.