Новости химической науки > Органический дайджест 202

В сегодняшнем выпуске дайджеста: электростатически индуцируемая сборка композитов, содержащих фиброин шелка; системы доставки лекарств становятся «умнее»; получение хиральных α-метилен-γ-лактамов в режиме one-pot; молекулярные сита с порами в три ангстрем для получения «суперосушенных» растворителей и какой женьшень полезнее других?

Сербан (M.A. Serban) и Каплан (D. L. Kaplan) из Университета Тафтса, используя электростатические взаимодействия, смогли получить чувствительные к изменению фиброина шелка и полиаминокислот [1].

Рисунок из Biomacromolecules 2010, 11, DOI: 10.1021/bm100925s

Иономерный гель-коньюгат получается, когда в воде при нейтральном значении рН в водном растворе растворяют сополимеры полиглутамата и фиброина шелка или полилизина и фиброина шелка (раствор должен содержать до 25% сополимера по массе). Сшитые структуры образуются и в интервале рН от 5 до 8, однако образующиеся при этом ассоциаты содержат гораздо меньшее количество воды; в сильнокислых и щелочных средах иономерные гели не образуются.

Авторы продемонстрировали обратимость образования геля, добавляя к системам, организовавшимся при pH 7.0 кислоту или основание – такие добавки приводили к разборке геля. Для образующихся иономерных систем характерна гранулярная сферическая морфология (около 1.04 мкм в диаметре), наличие гидрофильного ядра и гидрофобной оболочки, детали морфологии зависят от концентрации раствора полимера. Исследователи заявляют, что самоорганизующиеся при нейтральном значении рН композиты биологически совместимы, однако при этом не прикрепляются к стенкам клетки. Также была изучена возможность использования иономерных композитов для доставки лекарств и влияние рН на этот процесс.

Рисунок из Macromol. Biosci. 2010, 10, DOI: 10.1002/mabi.201000171

Мицеллы амфифильных сополимеров главным образом применяются в доставке лекарственных препаратов. По мере изучения особенностей этого процесса исследователи столкнулись с рядом недостатков таких систем доставки – медленную утечку лекарства из «контейнера» или его высвобождение в неподходящем месте. Эти обстоятельства обуславливают необходимость разработки систем доставки новых типов, одним из типов таких систем являются полимерные мицеллы с настраиваемыми каналами [polymeric micelles with tunable channels (PMTC)].

Обычно мицелла такого типа состоит из одного типа диблок-сополимер. Гидрофобный блок образует ядро мицеллы, вовнутрь которого загружается лекарственный препарат, а гидрофильный блок используется в качестве защиты всей структуры. Однако лекарственный препарат может просачиваться через оболочку в случае ее повреждения.

Для решения проблем, связанных с утечкой лекарства из контейнера, Ма (R. Ma) и Ши (L. Shi) из Университета Нанкай изучили мицеллярные системы, состоящие из нескольких типов сополимеров, содержащих по крайней мере один гидрофобный сегмент. Была изучена чувствительность мицелл к изменениям температуры, pH и ионной силы раствора [2].

Например, поли-N-изопропилакриламид [poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)] чувствителен к температуре. Он дегидратируется и становится гидрофобным при температуре примерно равной температуре человеческого тела. Мицеллы поли-трет-бутилакрилата [Poly(tert-butyl acrylate)] с PNIPAM полностью теряют стабильность при температуре 40°C в водной среде. Изученные системы стабильны при различном разбросе значений рН, а скорость высвобождения переносимых ими лекарственных препаратов может подстраиваться за счет изменения состава полимерной мицеллы.

Рисунок из Org. Lett. 2010, 12, 5154

α-Метилен-γ-лактамный каркас входит в состав многих биологически активных соединений, обладающих противомикробным, противовоспалительным и противоанфилактическим действием. В связи с этим понятна необходимость разработки удобных и выполнимых методов синтеза этого соединения. Су (M.-H. Xu) и Лин (G.-Q. Lin) из Академии Наук Китая (Шанхай) разработали удобный метод синтеза этого соединения, который может быть осуществлен в режиме one-pot [3].

Разработанный исследователями метод синтеза основан на катализируемой цинком реакции аллилирования хирального сульфинильного производного (R)-N-(2-метил-2-пропансульфинил)имина 1 аллилбромидом 2 в мягких условиях. В результате реакции образуется замещенный α-метилен-γ-лактам 3, в структуре которого содержится экзоциклическая метиленовая группа, которая может использоваться для дальнейшей функционализации.

Рисунок из J. Org. Chem. 2010, 75, DOI: 10.1021/jo101589h

Для химика-органика всегда важны методы очистки органических растворителей, однако привычное многим кипячение вещества с обратным холодильником над активным металлом или гидридом метала небезопасно.

Брэдли (D. Bradley) и Уильямс (G. Williams) из Университета Йоханнесбурга провели исчерпывающее изучение существующих методов осушки наиболее часто применяющихся в лабораторной практике органических растворителей, определяя содержание воды после осушки растворителя с помощью метода Карла Фишера [4].

Исследователи сравнивали содержание воды в коммерчески доступных образцах таких растворителей, как ТГФ, толуол, хлористый метилен, ацетонитрил, метанол и этанол, в этих же растворителях, очищенных традиционными методами или с помощью молекулярных сит с диаметром пор 3 Ангстрема.

Оказалось, что наилучшим методом осушки является обработка растворителей молекулярными ситами, однако для полноценной осушки требуется, чтобы растворитель постоял над ситами от 24 до 72 часов, а сита должны быть активированы в течение 24 часов при температуре 300°C.

Рисунок из Org. Lett. 2010, 12, 4804

В культуре многих азиатских стран женьшень называют «королем растений» и используют в качестве общего тонизирующего средства. Известно несколько видов женьшеня, химический состав которых может существенно различаться, поэтому ответ на вопрос «Какой женьшень лучше?» обычно дается на основании опыта и предпочтений того или иного торговца лечебными травами.

Онслин (E. V. Anslyn) и Сесслер (J. L. Sessler) с соавторами попытались найти научно-обоснованный ответ на этот вопрос, разработав флуоресцентный биосенсор на женьшенозиды (ginsenosides), ключевые компоненты, ответственные за полезные для здоровья свойства растения [5].

Исследователи синтезировали бис-бороновую кислоту – функционализированный порфириновый рецептор 1, и использовали ее в качестве флуоресцентной пробы для количественного определения женьшенозидов. Эмиссия 1 гасится при связывании этого вещества с различными типами женьшенозидов (на схеме представлено соединением 2), эта способность сенсора позволяет проводить количественное определение женьшенозидов.

Исследователи предполагают, что при взаимодействии рецептор-аналит реализуется бифункциональное связывание – фрагменты бороновой кислоты взаимодействуют с гидроксилами гликановой части женьшенозида, в то время как порфириновое кольцо задействовано в гидрофобных взаимодействиях с его стероидной функцией. Исследователи уверены, что двойное связывание рецептора позволит проводить определение женьшенозидов в присутствии других органических веществ, входящих в состав женьшеня.

Анонсы недели: в журнале Chemical Reviews может оказаться полезным обзор, описывающий асимметрическую конструкцию стереогенных углеродов в соединениях с трифторметильной группой [6]; в журнале - Chemical Society Reviews - обзор, посвященный подходам к дизайну и синтезу искусственных селеносодержащих ферментов.

Источники: [1] Biomacromolecules 2010, 11, DOI: 10.1021/bm100925s; [2] Macromol. Biosci. 2010, 10, DOI: 10.1002/mabi.201000171; [3] Org. Lett. 2010, 12, 5154; [4] J. Org. Chem. 2010, 75, DOI: 10.1021/jo101589h; [5] Org. Lett. 2010, 12, 4804; [6] Chem. Rev., DOI: 10.1021/cr100166a; [7] Chem. Soc. Rev., 2011, DOI: 10.1039/C0CS00046A

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия, #органическая химия, #органический синтез, #химия поверхности, #химия полимеров