Михаил Левицкий - Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Наиболее показательна история с таксолом – эффективным препаратом для лечения рака молочной железы. В 1963 г. группа ученых из американского Института исследования онкологических заболеваний изучила более 300 000 (!) образцов различных растений, в результате из коры редкой породы дерева – тихоокеанского тиса (рис. 5.40) – было выделено вещество, позже названное таксолом, с высокой антираковой активностью.

Оказалось, что тихоокеанский тис – очень редкое растение, одно из самых медленнорастущих на Земле. Чтобы выделить количество таксола, достаточное для лечения одного человека, нужно несколько столетних стволов этого дерева! Газеты тут же запестрели заголовками «Стоит ли дерево человеческой жизни?». Органическая химия в очередной раз блеснула мастерством, таксол удалось синтезировать и тем самым спасти редкий вид деревьев. Решение нашел в 1994 г. Роберт Холтон (рис. 5.41). Он разработал способ получения таксола из природного соединения А, которое в достаточном количестве содержится в легко возобновляемом источнике – хвое широко распространенного европейского тиса Taxus baccata (отсюда и название соединения «таксол»). Следует особо отметить, что эта работа была исключительно масштабной, поскольку Холтон вначале провел полный многостадийный синтез соединения А, оно оказалось удобной заготовкой для получения таксола. Сравнение структуры исходного соединения А и таксола показывает, что необходимо было заменить группу ОН на остаток уксусной кислоты и еще присоединить боковую цепь (рис. 5.42).

Получение таксола

В 1994 г. было начато производство этого лекарственного препарата (рис. 5.43). Затем удалось отказаться от хвои европейского тиса и производить таксол, не используя в качестве заготовки природное соединение. Полный синтез столь сложной молекулы удалось провести, используя на узловой стадии реакцию Хека.

«Зеленая аптека» постоянно предлагает настойчивым искателям новые лекарства: например, в мадагаскарском растении катарантусе и распространенном в Европе барвинке содержится эффективный противораковый препарат винкристин.

В последние годы исследователи все чаще проводят поиск в «морской аптеке», где необычные условия обитания и борьба за выживание сформировали некоторые виды растений и животных, обладающих мощными защитными механизмами.

В начале 80-х гг. ХХ в. на дне Карибского моря была обнаружена морская губка Discodermia dissoluta (рис. 5.45). Это примитивное создание не имеет ни глаз, ни желудка, ни скелета, однако оно сохранило способность к выживанию благодаря тому, что умеет синтезировать ядовитое вещество дискодермолид (названо по имени самой губки), защищающее от нападения других существ. Оказалось, что дискодермолид – антираковый препарат, близкий по действию к описанному таксолу. Добывать губки не имело смысла, поскольку этот вид весьма немногочисленный и он, скорее всего, был бы просто уничтожен. На помощь пришла органическая химия, которая позволила осуществить синтез дискодермолида (его структура показана на рис. 5.46), причем некоторые наиболее важные стадии была проведены с помощью реакции Нэгиси.

Пожалуй, самый эффектный результат использования кросс-сочетания (вариант реакции Судзуки) – это синтез палитоксина, ядовитого вещества, выделенного из кораллов Zoanthid, обитающих в районе Гавайских островов. Соединение, поражающее сложностью строения, представляет собой один из сильнейших ядов (рис. 5.47).

После того как оно было получено, стало возможным менять отдельные детали его структуры, чтобы выяснить, какая часть молекулы оказывает биологическое действие, а затем найти способ изменять активность вещества.

Реакции кросс-сочетания проложили дорогу для получения многих лекарственных препаратов сложного строения. Помимо таксола синтезированы морфин, дименицин, драгамацидин (впервые был обнаружен в морских губках, обитающих у берегов Италии), просульфурон, различные противовоспалительные лекарства, препараты от астмы и антигрибковые препараты для защиты сельскохозяйственных культур. Кроме того, эти реакции используют для получения новых полимеров, а также веществ, входящих в состав органических светодиодов, которые в перспективе позволят создать сверхтонкие дисплеи.

Ричард Хек (рис. 5.48) родился в 1931 г. в Спрингфилде, штат Массачусетс, США. Он получил степень бакалавра в 1952 г., а в 1954 г. защитил диссертацию в Университете Калифорнии в Лос-Анджелесе. После двух лет работы в Цюрихе, Швейцария, возвратился в Лос-Анджелес, с 1971 г. занимал должность профессора химии в Университете штата Делавэр, в 1989 г. вышел в отставку, сохранив звание почетного профессора этого университета. Удостоен премии Г. Карозерса за творческое применение химии в коммерческом производстве (2005) и премии Г. Брауна за творческие разработки синтетических методов в химии (2006). Р. Хек женат на филиппинке и в настоящее время проживает на Филиппинах, где жизнь, с его слов, истинное наслаждение.

Эйити Нэгиси (рис. 5.49) родился в 1935 г. в Чанчуне, бывшем в то время столицей провинции Маньчжоу-Го под японским контролем (сейчас г. Цзилинь, Китай), в 1958 г. окончил Токийский университет, затем стажировался в полимерной компании «Тейджин», после чего учился в США и в 1963 г. получил докторскую степень в Университете Пенсильвании. С 1966 г. работал в Университете Пердью под руководством профессора Герберта С. Брауна, лауреата Нобелевской премии 1968 г., и до сих пор считает его лучшим учителем и наставником. В 1972 г. Нэгиси работал в должности доцента в Университете Сиракуз, где в 1979 г. получил звание профессора и в том же году вернулся в Университет Пердью.

С 1997 г., после получения премии Гумбольдта, и до конца 2001 г. работал в Германии (в Институте органической химии Геттингенского университета, в Институте органической химии Берлинского технического университета, в Институте органической химии Мюнхенского технического университета). Наиболее значимым в современной химии Нэгиси считает тот факт, что переходные металлы вошли в органическую химию. В настоящее время он почетный профессор Университета Хоккайдо в Саппоро, Япония.