Органический синтез и молекулярный дизайн новых лекарственных препаратов
Дипломная работа - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие дипломы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
?мую химическую индивидуальность с единственной конкретной структурой и единственным набором свойств. Именно поэтому закономерности типа структура - свойство могут быть выражены в количественном виде лишь для ограниченного круга задач и объектов (как, например, это удается сделать в гамметовских корреляциях свободной энергии или в рассмотренном выше случае оценки зависимости цветности азокрасителей от природы хромофоров). В большинстве же случаев эти закономерности носят чисто качественный характер, и в поиске вещества с заданными свойствами неизбежен эмпирический подход, который предполагает синтез и всестороннее исследование серий родственных соединений с планомерно варьируемыми свойствами.
На протяжении всей истории органической химии в ней возникали и продолжают возникать проблемы теоретического характера, для решения которых необходимо было изучить те или иные соединения с экзотической (по крайней мере, для своего времени!) структурой. Для этого нужно было прежде всего их синтезировать и тем самым убедиться в возможности их существования. Изучение свойств таких соединений не только позволяло проверить справедливость предсказаний теории, но и во многих случаях служило импульсом к созданию новых теоретических концепций.
Расширение круга известных органических соединений - одна из традиционных и наиболее скромных сторон деятельности химиков-синтетиков. Скромных потому, что большинство таких синтезов носит весьма заурядный характер, и уже давно никого не удивляют работы, итогом которых является синтез десятков или даже сотен новых веществ. Понятно, что такой путь саморазвития был естественным и необходимым в эпоху становления органической химии. Однако в настоящее время, когда описаны миллионы органических соединений и их основные классы изучены достаточно подробно, такой синтез ради синтеза может показаться недопустимым излишеством. Стоит ли, в самом деле, отвлекать силы от целенаправленных исследований на синтез еще миллионов новых соединений, не зная, зачем они могут понадобится, вернее, даже зная наверняка, что сведения о большинстве из них просто застынут без движения в справочниках?
Как и все фундаментальные науки, органическая химия исследует неизвестное. Поэтому не представляется возможным предсказать открытия в той или иной ее области (или их невозможность) и тем более практическую значимость будущих открытий. С уверенностью, однако, можно утверждать, что если остановить развитие органической химии вширь, то не будет открытий как новых областей исследования, так и новых возможностей применения получаемых веществ.
Химики, получившие более 100 лет назад бензоат холестерина - типично рутинный (даже для того времени) синтез нового производного хорошо известного соединения, не могли подозревать, что открывают путь к созданию невероятного разнообразия устройств, в которых применяются жидкие кристаллы - новое состояние вещества, которое неожиданно было открыто на примере бензоата холестерина. Вспомним также, что составившее эпоху в химиотерапии открытие сульфаниламидных препаратов явилось абсолютно непредсказуемым следствием широких исследований, направленных на синтез сотен и сотен ароматических производных, потенциально полезных для создания новых азокрасителей.
Типичным примером искусственного создания совершенно новой области для исследования может служить химия фторорганических соединений. Эта область возникла из чисто академического вопроса, сродни детскому любопытству: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода замещать на атомы фтора? В свое время (в 1920-30-х годах) это была довольно трудоемкая область исследования, и сложность синтеза перфторированных органических соединений, казалось бы, навсегда предопределяла их судьбу - остаться в iере интересов чистой науки, без перспектив практического использования. Однако именно в этой области исследователей ожидали не только открытия в области теории, но и появление новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Среди этих веществ следует упомянуть фторопласты [34], полимеры с исключительным набором полезных свойств, не заменимые в этом отношении никакими из известных природных или искусственных материалов; фреоны, на протяжении десятилетий служившие основой холодильной и аэрозольной техники; перфторированные производные типа перфтортетра- гидрофурана, неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями - переноiиками кислорода (на основе последних и были разработаны искусственные кровезаменители, знаменитая голубая кровь). Несколько позднее была открыта еще одна область возможного практического применения фторпроизводных, на этот раз в медицине. Было обнаружено, что фторсодержащие аналоги природных метаболитов, которые почти неотличимы от нефторированных соединений по своим базовым структурным характеристикам, являются хорошими антиметаболитами - ингибиторами соответствующих ферментных систем, так что результатом их воздействия на клетку является блокирование определенных биохимических функций. Многие сотни такого рода соединений были синтезированы и использованы в биохимических и медицинских исследованиях. Один из наиболее известных представителей этого семейства, 5-фторурацил (фторированный аналог одного из нуклеиновых оснований, остатки которых входят в состав ДНК), нашел применение в качестве высокоактивного противоопухо