Органические гидропероксиды широко используются в химическом синтезе, в том числе они перспективны для создания лекарств против рака и других заболеваний. Ученые синтезировали и описали структуру трех новых производных этих соединений, а также выяснили природу взаимодействий, которые обеспечивают их стабильность. Последняя важна для их удобного и безопасного использования и сохранения биологической активности.

Результаты исследования, выполненного под руководством доктора химических наук Петра Приходченко и поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале CrystEngComm.

Органические гидропероксиды представляют собой производные молекулы перекиси водорода (H-O-O-H), в которых один из атомов водорода заменен на органический фрагмент (R-O-O-H). Эти вещества применяются в химическом синтезе для получения более сложных органических пероксидов, часто обладающих высокой биологической активностью — противоопухолевой, антимикробной, антигрибковой.

«При комнатной температуре большинство органических гидропероксидов жидкие и используются в виде растворов, что усложняет их хранение и транспортировку. При повышении концентраций эти растворы становятся особенно неустойчивыми к действию повышенных температур, прямых солнечных лучей, некоторых химических веществ. Более того, разложение гидропероксидов может привести к взрыву», — рассказал первый автор Иван Булдашов, старший лаборант-исследователь Научно-образовательного центра Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, студент факультета химии НИУ ВШЭ.

Чтобы решить эти проблемы, органические гидропероксиды закристаллизовывают совместно с другими соединениями, например, с их же калиевыми солями (R-O-O- K+). Такие сложные кристаллические системы, состоящие из двух или нескольких соединений, называют кристаллическими аддуктами. Это уже твердые вещества, стабильные и удобные в использовании.

Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) синтезировали три новых аддукта органических гидропероксидов. Первый является производным трет-бутил гидропероксида — одного из самых распространенных и доступных органических гидропероксидов. Два других аддукта устроены более сложно и позволяют изучать разветвленные пространственные сети водородных связей.

Авторы проанализировали структуры, которые впервые получили в данной работе, а также структуры уже известных соединений из Кембриджского банка структурных данных. Оказалось, что главную роль в стабильности аддуктов органических гидропероксидов играют водородные связи. В их образовании обычно участвуют частично положительные атомы водорода и отрицательные атомы кислорода. Аддукты, которые исследовали ученые, состоят из органического гидропероксида и его калиевой соли. Отрицательно заряженный атом кислорода в соли органического гидропероксида (R-O-O- K+) участвует в образовании прочной водородной связи с атомом водорода из самого органического гидропероксида (R-O-O-H). Наконец, авторы впервые рассчитали энергию водородных связей в аддуктах органических гидропероксидов — показатель стабильности кристаллов.

«Представителей исследуемого нами класса веществ можно использовать для получения синтетических аналогов пероксидсодержащих комплексов, которые играют важную роль в клеточных процессах: дыхании, передаче сигналов, защите, гибели клеток. Поэтому новые аддукты органических гидропероксидов могут быть потенциально полезными для производства лекарств от широкого круга заболеваний, в том числе рака. В дальнейших экспериментах мы проверим их биологическую активность», — рассказал о планах Иван Булдашов.