Михаил Левицкий - Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Основная реакционная среда в живом организме – вода, поэтому лекарственные препараты должны быть водорастворимы, в этом случае предпочтительны именно ионные соединения, которые, как теперь понятно, изо -уротропин образует легко. Испытания на лабораторных мышах солянокислой соли тригидрокси-замещенного изо -уротропина (рис. 7.52, схема А) показали, что соединение совершенно нетоксично, следовательно, изо -уротропин может быть использован в качестве водорастворимого «транспортного средства» для введения лекарственных препаратов.

Такая возможность была проверена следующим образом. Модифицированный стероидный препарат прегненолон (воздействует на процессы центральной нервной системы) был присоединен к молекуле изо -уротропина. При этом образовалось водорастворимое ионное соединение (рис. 7.52, схема Б), что позволяет ранее нерастворимый в воде исходный стероид вводить в ткань живого организма.

Аналогичный прием был использован для присоединения к изо- уротропину биологически активной молекулы фталоцианина. Это плоская циклическая конструкция, собранная из четырех молекул изо- индола, соединенных атомами азота (рис. 7.53). Существуют исследования, показавшие, что фталоцианин обладает антираковой активностью, но, может быть, удастся расширить лекарственное действие этого вещества?

Полученное соединение показало заметную антивирусную активность при введении его в ВИЧ-инфицированную биологическую культуру клеток. Таким образом, с помощью изо -уротропина удалось расширить диапазон лекарственного действия фталоцианина.

Изо -уротропин пока еще «молод», но тем не менее его богатые реакционные возможности удалось показать. Он уже оценен зарубежными учеными. После того как полный синтез изо- уротропина был опубликован, его получение стало доступно квалифицированным химикам. В настоящее время изо- уротропин предлагает потребителям немецкая фирма химических реактивов AKos Building Blocks.

Завершим наш рассказ, вернувшись к упоминавшимся в самом начале историческим событиям. Классический уротропин ожидал практически 150 лет появления «ближайшего родственника» – изо- уротропина.

В предыдущих главах мы рассмотрели яркие достижения химии: получение необычных соединений, создание полезных катализаторов, открытие новых реакций и многое другое. Реальную пользу от этих работ мы каждый раз обсуждали, тем не менее все перечисленное относится к созданию и развитию самой химической науки. А может ли химик решать конкретную задачу, пришедшую из другой области? Познакомимся с некоторыми примерами.

Решение многих сложных задач неизбежно приводит к объединению различных научных дисциплин. Например, одна важная медицинская проблема свела воедино усилия медиков и химиков.

В 1965 г. американский биохимик Барнетт Розенберг изучал влияние слабого электрического тока на рост бактерий. При этом он неожиданно обнаружил, что клетки бактерий перестали делиться. Вначале Розенберг предположил, что это результат воздействия тока, но при более внимательном изучении выяснилось следующее: ток подводился по платиновым электродам, которые считаются инертными, однако в изучаемой среде появились соединения платины, которые взаимодействовали с веществом клетки. Именно они и тормозили рост бактерий. Розенберг начал исследовать биологическую активность различных соединений платины, и выяснилось, что особенно эффективно действует комплексное соединение платины с аммиаком цис -[Pt(NH 3) 2Cl 2].

Структура комплекса представляет собой плоский квадрат с металлом в центре, при этом возможны два варианта (рис. 8.1): в цис -структуре атомы хлора (и молекулы аммиака) занимают соседние углы квадрата (от лат . cis – по эту сторону), в транс -структуре одноименные атомы расположены по диагонали (от лат . trans – через, за).

Испытания на мышах показали высокую противоопухолевую активность цис-изомера, и с начала 1980-х гг. под названием «цисплатин» его стали использовать в клинической практике для лечения многих видов раковых заболеваний. Интересно, что транс -изомер противораковой активностью не обладает.

Действие цисплатина при лечении онкологических заболеваний основано на том, что препарат попадает внутрь раковой клетки и ион металла связывается с двумя цепями молекулы ДНК, это приводит к появлению межмолекулярного мостика (рис. 8.2).

В результате останавливается процесс копирования ДНК, блокируется синтез патологических белков и возникновение новых клеток тормозится.

Одно из возможных объяснений того, что транс -изомер комплекса платины ( транс -[Pt(NH 3) 2Cl 2]) противораковой активностью не обладает, состоит в следующем: длина образующегося в этом случае связывающего «мостика» слишком велика, и он оказывается менее стабильным.

Медицинская практика установила, что цисплатин обладает недостатками: прежде всего, до 90 % введенного препарата связывается с белками, и лишь незначительная часть доходит до ДНК в ядре патологической клетки, которую необходимо разрушить. Кроме того, длительная терапия цисплатином приводит к побочным эффектам – нарушению работы почек и некоторым неврологическим патологиям.

Поскольку у цисплатина есть недостатки, начали поиск более эффективных соединений. В первую очередь исследователи обратились к циклопентадиенильным комплексам металлов, наиболее подробно были изучены в качестве лекарственных препаратов производные дихлорида титаноцена (С 5Н 5) 2TiCl 2, а также производные ферроцена (C 5H 5) 2Fe. Это так называемые π-комплексы, в которых атом переходного металла координационно связан с циклическими молекулами (лигандами), обычно расположенными в двух параллельных плоскостях, между которыми находится атом металла.