Химики из США использовали видимый свет и наночастицы для быстрого и легкого создания молекул на основе соединений-лидеров. Этот метод может использоваться для разработки новых лекарственных препаратов. Работа ученых опубликована в журнале Nature Chemistry.

Разработка новых лекарственных препаратов — сложный и дорогостоящий процесс. Мало того, что для получения нового эффективного препарата необходимо перебрать множество различных вариантов структуры органических соединений и испытать их все на животных, так еще и требуется создать методику синтеза, которая была бы экономически выгодна для создания лекарства в промышленных масштабах.

Чтобы найти новые лекарственные молекулы, ученые вносят различные модификации в соединения-лидеры — вещества, которые имеют желаемую, но не самую высокую биологическую активность. Иногда получение вычисленных теоретически структур очень затрудняется, так как требуется создание молекул с точно определенной структурой, а в результате синтеза либо совсем не образуется нужных соединений, либо получается смесь молекул различной формы, отделить которые друг от друга бывает очень трудно.

В связи с этим удобно применение катализаторов, которые направляют химическую реакцию по нужному пути. Они активируют определенные центры в молекуле и заставляют реакцию идти так, чтобы получился преимущественно один продукт, который и необходим исследователям. Авторы новой работы представили такой катализатор на основе квантовых точек — полупроводниковых наночастиц с очень интересными свойствами.

«Квантовые точки по своему поведению больше похожи на органические молекулы, чем на наночастицы металлов, — отмечает ведущий автор исследования, профессор Северо-Западного университета Эмили Вайс. — Их электроны сжаты в таком маленьком пространстве, что их активность подчиняется законам квантовой механики. Мы можем воспользоваться этим в своих целях».

В процессе синтеза к этим катализаторам прикрепляются молекулы реагентов, а энергия видимого света активирует в них реакционные центры, чтобы процесс мог пойти в нужном направлении. Затем более крупная молекула легко отделяется от наночастицы, освобождая катализатор для участия в другом химическом цикле.

В своих исследованиях ученые использовали наночастицы диаметром в три нанометра, изготовленные из полупроводникового селенида кадмия. Реакционную способность ученые измерили на примере реакции образования циклобутана из двух молекул этилена. Такой вид реакций называется 2+2-циклоприсоединением, и именно на него направлен новый катализатор.