Разработка и исследование новых хиральных металл-органических каркасов для эффективного асимметрического катализа

Каждое живое существо состоит из множества молекул, имеющих определенную пространственную конфигурацию двух видов, которые в литературе могут обозначаться, например, как D- и L- изомеры. Это свойство, называемое хиральностью, является уникальной особенностью живых организмов и имеет решающее значение для жизненных процессов. Хиральные молекулы играют важную роль для биологических структур: L-аминокислоты предпочтительнее для построения белков и ферментов, тогда как D-сахара являются основными компонентами ДНК и РНК. Особенностью живых организмов является различное распознавание одних и тех же соединений с противоположной пространственной конфигурацией (энантиомеров), в частности, лекарственных препаратов, что может приводить к существенной разнице в их фармакологической активности. Лекарственный препарат с другой пространственной конфигурацией может являться токсичным для организма, что в некоторых случаях может приводить к тяжелым последствиям, как в трагедии с талидомидом в 1950-х годах, использовавшимся как средство от тошноты у беременных, один из его энантиомеров которого вызывал тяжелые врожденные пороки развития у новорожденных.

С тех пор, исследователи приложили немало усилий для получения отдельных энантиомеров, чтобы избежать подобных неудач. Однако, и до настоящего времени синтез энантиомерно чистых веществ является труднодостижимой задачей без специфических хиральных катализаторов, увеличивающих селективность образования отдельного энантиомера. Традиционные катализаторы, такие как хиральные комплексы металлов и органокатализаторы, часто обладают существенными недостатками, включая низкую стабильность (например, некоторые катализаторы под действием света теряют свою активность), а также ограниченную возможность повторного использования таких катализаторов, поскольку их крайне трудно выделить из реакционной массы после завершения синтеза, что ограничивает масштабируемость синтеза. Для решения данной задачи высоко перспективными являются хиральные металл-органические каркасы (Chiral Metal-Organic Frameworks или CMOF). Устойчивая высокоупорядоченная структура, наличие крупных пор, доступных для проникновения целевых молекул, хиральный органический фрагмент и возможность повторного использования за счёт нерастворимости каркаса в реакционной смеси делают CMOF достойными конкурентами среди остальных классов асимметрических катализаторов (рис.1). Поэтому настоящий проект направлен на создание новых хиральных катализаторов на основе CMOF с ранее не описанными в литературе органическими линкерами, модифицированными доступными природными хиральными реагентами, для дальнейшего тестирования их каталитических свойств в реакциях Анри и альдольно-кротоновой конденсации, которые часто используются в полном синтезе энантиомерно чистых лекарственных препаратов как, например, сафингола и аторвастатина, соответственно.

Новизна проекта заключается в использовании для синтеза новых CMOF не описанных ранее в литературе органических линкеров на основе аминогексакарбоновой кислоты и (аминофенокси) изофталевой кислоты, модифицированных хиральным фрагментом через амидные или одинарные связи С-N доступными природными реагентами.