Химики Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый способ получения производных имидазола — циклического азотсодержащего органического соединения — с антибактериальными свойствами. В качестве исходных реагентов ученые использовали коммерчески доступные вещества. Предложенный метод не приводит к образованию побочных продуктов, негативно влияющих на экологию, а его эффективность составляет 97%. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в научном журнале ChemMedChem.
Георгий Гаврилов синтезирует триаминоимидазольные соединения. Фото предоставлено Стефанией Колесниковой
Растущая устойчивость патогенных микроорганизмов к антибиотикам — одна из важных проблем современной медицины. В разработке лекарств важную роль играют азотсодержащие гетероциклы — органические соединения с циклической структурой, содержащие атомы азота. Особенно это актуально для производных имидазола, которые обладают антибактериальными и противоопухолевыми свойствами, а также могут использоваться как антидепрессанты.
Однако все существующие на данный момент методы получения некоторых производных имидазола слишком сложные, что затрудняет создание новых препаратов. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера разработали инновационный метод синтеза труднодоступных производных имидазола — 2,4,5-триаминоимидазолов.
В основе метода лежит использование доступных соединений — гуанидинов и изоцианидов, которые в присутствии кислорода и никелевого катализатора превращаются исключительно в триаминоимидазолы без каких-либо побочных продуктов. Исследователи проверили различные комбинации используемых соединений и во всех случаях получили требуемые результаты, что подтверждает универсальность и уникальность предложенного подхода.
Как объясняют ученые Санкт-Петербургского университета, разработанный метод экологически безопасен, поскольку в нем не используются никакие токсичные окислители — вместо этого в реакции участвует атмосферный кислород, а единственным побочным продуктом является вода. Этот процесс можно проводить двумя способами: либо при нагревании, либо под действием обычного видимого света.
Химики также изучили механизм реакции — последовательность этапов, которые приводят к химическому превращению, что позволило им оптимизировать условия синтеза и добиться высокой эффективности превращения, равной 97%. Исследователи проверили антибактериальные свойства полученных соединений, воздействуя ими на культуры грамотрицательных и грамположительных бактерий. Все протестированные соединения показали значительную антибактериальную активность против широкого спектра патогенов. Минимальная доза, необходимая для остановки роста бактерий, составила менее 1,5 микрограмма на миллилитр, что сопоставимо с эффективностью антибиотиков, используемых в медицинской практике.
В работе использовались бактерии Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter, которые часто вызывают внутрибольничные инфекции, включая пневмонию, инфекции мочевыводящих путей, пищеварительного тракта и другие.
«Разработанный подход позволяет эффективно синтезировать ранее труднодоступные производные имидазола и открывает перспективы для создания новых фармацевтически активных веществ. Полученные соединения проявляют высокую антибактериальную активность в отношении широкого спектра возбудителей инфекционных заболеваний, лечение которых осложнено быстро развивающейся устойчивостью к антибиотикам», — рассказала руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доцент кафедры физической органической химии Санкт‑Петербургского государственного университета Светлана Каткова.
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
