Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов.

В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией.

Особенно существенным достижением специалисты считают возможность использовать для такой реакции неактивированные алкены. До сих пор способность гемопротеиновых катализаторов переносить нитрен была в значительной степени ограничена сопряженными системами, в частности стиренами. Новый каскад существенно расширяет круг потенциальных исходных веществ и позволяет функционализировать алкены, которые ранее были значительно менее удобными для подобных превращений.

Получаемые в результате хиральные оксазолидиноны представляют собой важный класс гетероциклических соединений. Они широко используются в асимметричном органическом синтезе, где необходимо получать молекулы с определенной пространственной конфигурацией, а также имеют большое значение для разработки лекарственных препаратов. Традиционные способы синтеза подобных веществ нередко основаны на так называемом хиральном пуле, то есть предполагают использование энантиочистных аминоспиртов в качестве ключевых промежуточных соединений.

Отдельное значение новая технология может иметь для получения 5-(S)-аминометилоксазолидинонов. Такие структуры рассматриваются как важные каркасы для антибиотиков нового поколения, предназначенных для борьбы со штаммами Mycobacterium tuberculosis, обладающими множественной и широкой лекарственной устойчивостью. Поэтому возможность получать соединения с необходимой конфигурацией непосредственно в ходе каталитической реакции представляет интерес не только с точки зрения фундаментальной химии, но и для фармацевтических исследований.

Проблема заключается в том, что для оксазолидинонов уже разработано множество способов формирования хиральности в 4-положении, расположенном рядом с атомом азота. А вот создание требуемого стереоцентра в 5-положении, соседствующем с атомом кислорода, до сих пор оставалось значительно менее развитым направлением. Именно эту химическую задачу и удалось решить авторам новой работы, получившим возможность контролировать пространственную конфигурацию продукта.

Чтобы выяснить, почему разработанный биокатализатор обеспечивает нужную энантиоселективность, исследователи дополнили экспериментальную работу вычислительным анализом. Он показал, что решающую роль играют определенные мутации белка, появившиеся в процессе его направленной эволюции. Эти изменения влияют на образование продуктов с определенной пространственной конфигурацией и тем самым позволяют получать преимущественно нужный энантиомер.