CC BY
12Хиральное переключение в воде и полярных растворителях
А.В. Сыроешкин, Т.В. Плетенева, Е.В. Успенская, О.В. Левицкая, Д.Д. Оготоева, Д.А. Галкина
Российский университет дружбы народов. 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6. Россия.
levitskayavolha@gmail. com
Термин «хиральное переключение» («chiral switching») традиционно подразумевал изолирование фармакологически активного энантиомера из рацемата ранее запатентованного лекарственного средства. Такая процедура позволяет исключить присутствие в лекарственном средстве балластного энантиомера или оптического антипода, вызывающего нежелательные побочные реакции. Экспериментальный материал, связанный со знакопеременными процессами в формировании хиральных иерархических структур организма (закон Твердислова), влиянием на эти процессы соотношения дейтерий/протий (кинетический изотопный эффект), продуцированием хиральности в ахиральных молекулах под воздействием оптически активных структур (пары «сержант-солдат») [1], позволяет расширить понятие «хиральное переключение».
Хиральное переключение продемонстрировано измерениями оптической активности растворов хиральных лекарственных средств в водах с различным соотношением D/H: природного изотопного состава (D/H=140 ppm), с пониженным содержанием дейтерия (D/H=5 ppm) и тяжелой воде (99,9% D2O). Показано, что размеры надмолекулярных структур, сформированных в водных растворах, существенно зависят от разведения, а также от изотопного состава растворителя - воды [2]. Поскольку неоднородность вод уменьшается в ряду BD>DDW>D2O, наибольший вклад в хиральное переключение характерен для воды природного изотопного состава и практически отсутствует для D2O. Дополнительной демонстрацией хирального переключения является наблюдаемое нарушение закона Био в области низких концентраций (<0,025%) растворов оптически активных соединений не только в воде, но и в других полярных растворителях. Результаты, полученные в диметилсульфоксиде и диметилформамиде, позволяют рассматривать воды с изменённым соотношением D/H как отдельные группы растворителей, что подтверждают их физико-химические свойства, полученные ранее [3]. Хиральное переключение сопровождается стереоизомеризацией или образованием новых оптически активных соединений в водно-спиртовых экстрактах лекарственного растительного сырья. При разведении замена спирта на воду приводит к снижению угла вращения плоскости поляризованного света более, чем на порядок. Но при этом водные разведения в отличие от спиртовых содержат частицы дисперсной фазы исключительно в нано- и субмикрометровом диапазонах и характеризуются стабильностью, что обеспечивает их беспрепятственное проникновение внутрь клетки, например, путём пиноцитоза.
Таким образом, хиральное переключение оптически активных соединений, отражающееся в виде изменения знака и величины удельного вращения растворов, является функцией изотопного состава и природы растворителя. Процессы хирального переключения, наблюдаемые in vitro, сопровождают процессы биотрансформации натуральных и синтетических биологически активных соединений in vivo, а также реализуются при формировании знакопеременных иерархических структур организма, завершающихся образованием белков и нуклеиновых кислот.
[1] R. Ishidate, A.J. Markvoort, K. Maeda, E. Yashima Unexpectedly Strong Chiral Amplification of Chiral/Achiral and Chiral/Chiral Copolymers of Biphenylylacetylenes and Further Enhancement/Inversion and Memory of the Macromolecular Helicity, J. Am. Chem. Soc., 141, р. 7605-7614 (2019).
[2] V.V.Goncharuk, A.V.Syroeshkin, T.V.Pleteneva, E.V.Uspenskaya, O.V.Levitskaya, V.A.Tverdislov,On the Possibility of Chiral Structure-Density Submillimeter Inhomogeneities Existing in Water, Journal of water chemistry and technology, Vol.39, No. б, p.319-324 (2017).
[3] I. Zlatskiy, T. Pleteneva, A. Skripnikov, T. Grebennikova, T. Maksimova, N. Antipova, O. Levitskaya, I. Selivanenko, A. Syroeshkin Dependence of Biocatalysis on D/H Ratio: Possible Fundamental Differences for High-Level Biological Taxons, Molecules, 25, 4173 (2020).
