Точечное редактирование молекул ускоряет получение важных фармацевтических соединений 20.09.2026

Создание новых лекарственных препаратов нередко начинается с получения большого набора близких по структуре молекул, после чего специалисты проверяют, как небольшие изменения влияют на их свойства. Однако традиционный органический синтез может превращать такую работу в долгую последовательность отдельных реакций. Химики из Чикагского университета предложили иной подход: вместо построения молекулы практически с нуля они научились точечно изменять уже существующий молекулярный каркас, заменяя в нем всего один атом.

Разработанная реакция позволяет непосредственно превращать изоксазолы в пирролы - пятичленные соединения, широко представленные в биологически активных веществах и лекарственных препаратах. При этом сами пирролы имеют гораздо более широкое биологическое значение. Структуры на их основе входят в состав гемма, обеспечивающего перенос кислорода кровью, а также хлорофилла, благодаря которому растения способны осуществлять фотосинтез. Несмотря на важность этих соединений, получение некоторых представителей пиррольного ряда в лабораторных условиях остается сложным и затратным.

Изоксазолы могут служить удобной отправной точкой для такого синтеза благодаря сходству их молекулярных структур с пирролами. Кольца этих двух классов отличаются фактически одним атомом: на месте углерода в пирроле в изоксазоле находится кислород. При этом исходные изоксазольные соединения зачастую значительно дешевле и проще в получении. В одном из рассмотренных исследователями примеров грамм изоксазольного соединения обходился примерно в 11 долларов, тогда как соответствующий пиррол стоил около 2000 долларов.

Именно на поиске подобных преобразований специализируется лаборатория профессора Марка Левина. Его научная группа развивает направление, известное как редактирование молекулярного скелета. Вместо того чтобы последовательно собирать сложную структуру из отдельных фрагментов, химики пытаются взять уже существующую молекулу и непосредственно изменить ее каркас. Такой принцип позволяет рассматривать химический синтез почти как редактирование готового текста: большая часть исходной структуры сохраняется, а необходимая корректировка производится непосредственно в нужном месте.

В новой работе исследователи искали простой способ превратить изоксазольное кольцо в пиррольное. После серии экспериментов специалистам удалось подобрать последовательность превращений, которую можно завершить всего за один-два дня. Более того, весь процесс проводится в одной колбе, без необходимости переносить промежуточный продукт между несколькими стадиями синтеза. По сравнению с традиционными многоэтапными методами это существенно упрощает получение конечного соединения.

Ключевую роль в реакции играет специальная пропаргильная группа, содержащая три атома углерода. Сначала ее присоединяют к исходному изоксазольному кольцу, после чего происходит раскрытие структуры. В ходе последующего преобразования атом кислорода, присутствующий в исходном кольце, заменяется одним из новых атомов углерода. В результате формируется требуемый пиррольный каркас, причем большая часть исходной молекулярной структуры остается практически неизменной.

Для фармацевтической химии подобная технология особенно ценна возможностью быстро получать целые серии родственных соединений. Исследователю часто необходимо проверить десятки вариантов одной молекулы, отличающихся лишь небольшими структурными деталями, а затем сравнить их биологическую активность. Если для каждого варианта приходится полностью повторять сложный синтез, поиск перспективного вещества становится значительно дольше и дороже. Точечное редактирование позволяет сохранить уже созданный каркас и оперативно менять отдельные его элементы.