Индолизины — группа веществ с биологическими и оптическими свойствами. Химики РУДН разработали новый подход к синтезу индолизинов с использованием пиридиниевых солей и енаминонов. Кроме того, полученные соединения оказались способны испускать свет в зеленом диапазоне. Это свойство может быть полезно в медицинских исследованиях.

Результаты опубликованы в журнале Molecules.

Индолизины — органические вещества с двумя углеродными циклами и атомом азота — применяют в производстве красителей, солнечных батарей, а также препаратов от рака и диабета. Однако в готовом виде они в природе не встречаются — их «собирают» в лаборатории, чаще всего с помощью реакций циклоприсоединения. Для этого используют соли пиридиния — в целом электрически нейтральную молекулу, у которой есть два уравновешивающих друг друга «полюса», положительный и отрицательный. Ученые обнаружили неожиданную реакцию, в которой соль пиридиния вместо циклоприсоединения претерпевает два других последовательных процесса. В результате такой реакции получаются индолизины с флуоресцентными свойствами.

«Мы обнаружили, что соли пиридиния, имеющие метильную группу при С(2), вступают в неожиданную домино-реакцию с енаминонами – последовательную циклоизомеризацию и циклоконденсацию. При этом характерных для пиридиниевых солей реакций циклоприсоединения не наблюдается», — говорит кандидат химических наук Алексей Феста, старший преподаватель кафедры органической химии РУДН.

Химики из РУДН, МГУ и Университета Левена в Бельгии основали подход на своих предыдущих исследованиях — изучении реакционной способности пиридиниевых солей.

Перед химиками стояла задача изучить 1-цианометил-2-метилпиридиниевые соли в реакциях с енаминонами и подобрать оптимальные условия для получения индолизинов. Изменяя соотношения стартовых компонентов, им удалось получить только 50% выход главного продукта реакции. Однако с другими солями пиридиния выход удалось повысить до 82%. При этом оказалось, что реакция идет в два этапа по типу «домино» — предыдущая стадия запускает следующую «в одной пробирке», без добавления новых реагентов или изменения условий.

Химики изучили структуру полученных при этом индолизинов при помощи рентгеноструктурного анализа, а также исследовали их оптические свойства.

8 полученных индолизинов оказались способны к интенсивной флуоресценции — свечению благодаря поглощению света одной длины волны и излучению света с большей длиной волны. В основе этого механизма лежит возбуждение электронов, когда они под воздействием фотонов, или «частиц» света, становятся способны переходить на другой энергетический уровень. В результате часть высвобожденной энергии выделяется в виде фотонов с меньшей энергией, а следовательно, большей длиной волны.

Индолизины, которые синтезировали химики, лучше всего поглощали излучение с длиной волны 403–420 нанометров. Этот отрезок лежит в сине-фиолетовом диапазоне, на грани с ультрафиолетом. Длина волны излучаемого света — 505–528 нанометров, что соответствует зеленой части спектра. Флуоресцентные свойства индолизинов можно будет применять, например, для создания светящихся меток в исследовании биологических объектов.

«Полученные в реакции пиридо/2,3-b/индолизины оказались способны к флюоресценции. Они излучают зеленый свет с высоким квантовым выходом — параметром, который характеризует эффективность этого процесса. Самые низкие показатели у продуктов синтеза достигали 55–63%, а для одного из полученных индолизинов он составил 82%», — поясняет Алексей Феста.