ПЕРОКСИДНЫЙ ФРАГМЕНТ СТАБИЛИЗИРУЕТ МОЛЕКУЛУ ЛЕКАРСТВА

ПЕРОКСИДНЫЙ ФРАГМЕНТ СТАБИЛИЗИРУЕТ МОЛЕКУЛУ ЛЕКАРСТВА

Исследователи из США и России провели теоретическое исследование, чтобы лучше понять причины хорошо известной неустойчивости пероксидов, а также на удивление более высокой стабильности бис- и трис-пероксидных производных [1].

Для последних соединений было обнаружено, что множественные связи O–O оказывают друг на друга взаимный стереоэлектронный стабилизирующий эффект, который, в свою очередь, приводит к увеличению устойчивости всего соединения.

Пероксидная функциональная группа, пожалуй, представляет собой самый необычный с точки стабильности химический фрагмент, который всегда имел репутацию опасной функциональной группы, проявляющей тенденцию к активной, в ряде случаев самопроизвольной, реакции расщепления связи О–О. Эта способность пероксидной группы позволяет найти пероксиды там, где требуются достаточно активные вещества – в пиротехнических составах или инициаторах свободнорадикальных реакций. В последнее время интерес к пероксидам был подстегнут еще и тем, что некоторые из них представляют собой реакционноспособные, но при этом эффективные противомалярийные препараты, как например артемизин, за который в 2015 году Юю Ту получила Нобелевскую Премию по физиологии и медицине.

Причиной увеличения стабильности бис-пероксидов является присущий этому классу соединений аномерный эффект. (Рисунок из Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c5sc02402a)

Как заявляет Игорь Алабугин (Igor Alabugin) из Университета Флориды, в этом контексте важно понять фундаментальные факторы, которые обеспечивают устойчивость ряда пероксидов. Идеей, которая подтолкнула Алабугина к изучению данной проблемы, были результаты исследований, недавно опубликованные исследователями из ИОХ им. Зелинского РАН, в которых сообщалось о том, что комбинация двух неустойчивых пероксидных фрагментов в одной молекуле приводит к получению устойчивых соединений, которые даже плавятся без разложения при температуре выше 100°C [2].

Исследователи из группы Алабугина выступили с предположением, что причиной аномальной устойчивости может быть аномерный эффект. Так, для углеводов аномерный эффект может быть описан как причина повышенной устойчивости, связанной с выгодой перекрывания неподеленной электронной пары кислорода с вакантной разрыхляющей орбиталью σ* соседней связи C–O. Компьютерное моделирование пероксидов, содержащих до трех пероксидных мостиков на молекулу, подтвердило догадку. Было обнаружено, что пероксидные фрагменты, расположенные по соседству с электроноакцепторной связью C–X или разделенные друг с другом метиленовой группой, демонстрировали устойчивость большую, чем соединения с одной пероксидной группой.

Как заявляет Патрик Дюссо (Patrick Dussault), изучающий химию пероксидов в Университете Небраски-Линкольна США, результаты новой работы позволяют лучше понять свойства этого важного класса молекул, одновременно предлагая новые подходы к дизайну и синтезу новых пероксидов.

Предполагается, что в перспективе результаты исследования не только могут оказаться полезными для разумного дизайна новых молекул лекарственных препаратов на основе бис- и трис-пероксидов, но также поставят новые вопросы об общей роли, которую играет аномерный эффект в химических свойствах пероксидов.

Источники: [1] Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c5sc02402a; [2] Org. Biomol. Chem., 2013, 11, 2613 (DOI: 10.1039/c3ob27239g)