Новости отрасли

Российские химики определили, что стабильность порфиринов — соединений, использующихся при лечении онкологических заболеваний, — зависит от выбранного растворителя, а скорость их распада может различаться в 64 раза. По словам ученых, стабильность этих соединений можно повысить почти в 500 раз, добавив группы атомов, которые препятствуют разрушению порфиринов.

Полученные данные позволят синтезировать высокоактивные катализаторы, применяемые в медицине и борьбе с химическим загрязнением, сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

Порфирин — это органический пигмент ярко-пурпурного или красно-коричневого цвета. Его молекула состоит из четырех связанных между собой азотсодержащих колец. На свету при взаимодействии порфиринов с кислородом образуется активная форма последнего, которая может разрушать опухолевые и бактериальные клетки, а также опасные химикаты. Благодаря этому порфирины используют в терапии онкологических заболеваний, борьбе с патогенными бактериями, обезвреживании химических загрязнений и химического оружия. Однако активная форма кислорода разрушает и сами порфирины, таким образом сокращая срок их службы.

Ученые из Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН, МИРЭА-Российского технологического университета и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН исследовали, как можно контролировать скорость распада порфиринов. Авторы проверили, как растворитель, выбранный в качестве среды для порфирина, продлевает срок его службы. Они облучили слабым синим светом производное порфирина, помещенное в различные органические растворители: ацетонитрил, толуол и тетрахлорметан. Эти соединения широко используются в органическом синтезе. Так, в ацетонитриле растворяют масла и лаки, в толуоле — краски, а в тетрахлорметане — смолы и каучук. Наблюдения показали, что по сравнению с тетрахлорметаном, ацетонитрил и толуол уменьшили количество активных форм кислорода в растворе, тем самым в 12 и 64 раза соответственно замедлив распад производного порфирина.

Исследователи предположили, что стабильность порфириновых производных может зависеть от их строения. Поэтому химики сравнили фторсодержащие порфирины с исходными молекулами. Оказалось, что порфирины, обогащенные фтором, оказались почти в 500 раз более стабильными, чем исходная молекула. Ученые вывели зависимость между концентрацией активной формы кислорода и стабильностью порфирина. Они разработали математическую модель, которая позволит с учетом образования активных форм кислорода предсказывать фотоактивность порфиринов.

«Очевидно, что развитие химии фотокатализаторов определяет необходимость количественной оценки и сопоставления их активности. Наша научная группа занимается разработкой фотокаталитических процессов, и для нас очень важно иметь возможность установить взаимосвязь между строением молекул и эффективностью реализуемых реакций», — рассказал руководитель проекта, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН Кирилл Бирин.

«Традиционно для оценки эффективности фотокатализатора используют степень генерации активной формы кислорода. Эта характеристика отражает, насколько эффективно молекула фотокатализатора преобразует поглощенный свет в химическую энергию. В нашей работе мы предложили использовать более общую характеристику для процессов фотокатализа — концентрацию активных форм кислорода в системе. Ее определение требует дополнительных экспериментов, однако эта концентрация является более значимой характеристикой, потому что недостаточно только активировать молекулярный кислород, нужно еще и обеспечить его участие в реакции. Разработанный нами комплексный подход позволяет учесть не только процесс генерации активной формы кислорода, но также и побочные процессы его дезактивации», — уточнил соавтор работы, студент пятого курса химического факультета МГУ Степан Коробков.

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Dyes and Pigments.

Источник: Наука.рф