О веществе по существу: адамантан и римантадин
Как вы уже знаете, с марта месяца один из нас начал вести постоянную рубрику в любимом журнале нашего детства - "Химии и жизни". Нынешний текст - о веществе, ставшем химической "подписью" автора - и основой некоторых очень распространенных противовирусных препаратов. Так что этот пост и о истории адамантана, и о истории римантадина
Мне кажется, что в наше время пора вводить вместо советской аббревиатуры ФИО расширенную версию ФИОН: «фамилия-имя-отчество-ник». Признаюсь, есть ник и у меня. Многие в Сети знают меня под ником adamanta (ну или под более панибратским damantych). Это слово возникло еще в те далекие годы, когда я был настоящим химиком. На самом деле я хотел завести себе ник adamantan в честь
красивого углеводорода, да и греческое слово «неодолимый» манило, но в бумажной анкете было всего восемь окошек для букв... Я до сих пор использую в качестве ника эту безупречную молекулу, уникальную тем, что ее структура, с одной стороны, жесткая, а с другой - лишена всех возможных пространственных напряжений, которые бывают свойственны многим циклическим молекулам.
21-27 сентября 1924 года в Инсбруке
состоялся крупный конгресс естествоиспытателей. В числе прочих на нем выступил некий химик по фамилии Деккер (в отчете о конгрессе, опубликованном в авторитетном журнале «Angewante
Chemie», он фигурирует только как H.Decker из Йены) с докладом «Пути синтеза алмаза». В этом докладе он рассматривал возможности синтеза углеводородов со структурой, подобной
атомной решетке алмаза, и предсказывал, что молекулы со 100-200 атомами
углерода будут уже сильно напоминать алмаз. Тут-то он и упомянул молекулу
«декатерпена» С10Н16, несколько удивляясь тому, что она еще не синтезирована.
Так впервые попал в поле зрения химиков еще гипотетический углеводород адамантан.
Любопытнее всего то, что вещество с точно такой же структурой было известно уже очень давно. Подобное вещество синтезировал еще великий Александр Бутлеров в 1859 году взаимодействием аммиака и формальдегида. Называется оно уротропин, или гексаметилентетрамин. Правда, в структурных узлах этой молекулы находятся не атомы углерода, а атомы азота.
Александр Бутлеров
Уротропин
Это вещество до сих пор хорошо известно и используется в быту. Большинство его знает как сухое горючее, медики применяют его как антисептик и называют «метенамин». Кстати, это один из немногих случаев, когда использующийся сейчас синтетический медицинский препарат имеет более чем вековую историю применения.
Но вернемся к нашим адамантанам. В том же 1924 году знаменитый немецкий химик Ганс Меервейн (автор знаменитого реагента своего имени, тетрафторобората триэтилоксония) таки предпринял попытку синтезировать «декатерпен». Он заставил прореагировать формальдегид с малоновым эфиром в присутствии пиперидина. Однако получилось вещество, которое оказалось не совсем адамантаном, и получило название «эфир Меервейна».
Ганс Меервейн
Эфир Меервейна
В 1933 году интерес к адамантану возрос еще больше, поскольку чистое вещество нашли в природе - в нефти. Чешские нефтехимики Ланда и Махачек выделили его из продуктов Годонинского месторождения. Попытки синтеза продолжились, но еще восемь лет ничего не получалось. В качестве примера неудачной попытки можно привести вариант синтеза из флороглюцина и циклогексанона.
В год начала Великой Отечественной войны в дело вступил будущий нобелевский лауреат, хорватско-швейцарский химик (тогда он еще не переехал в Цюрих) Владимир Прелог. Он обратился к неудаче Ганса Меервейна и продолжил «колдовать» с результатом его синтеза. В итоге в четыре стадии и с выходом менее процента получился первый в мире синтетический адамантан.
Владимир Прелог
Синтез Прелога
То, что адамантан синтезировал именно Прелог, очень символично. Ведь именно он стал основателем современной стереохимии, человеком, который навел порядок в химической номенклатуре оптически активных веществ. Адамантан же примечателен не только своей структурой - он оказался первым веществом с хиральным центром вне самой молекулы. Ведь вся молекула адамантана подобна одному атому углерода. Если «повесить» (без кавычек?) на нее четыре разных заместителя у третичных атомов углерода, то они расположатся по вершинам воображаемого тетраэдра, и молекула будет несовместима со своим зеркальным отображением. В 1969 году такие соединения были получены и разделены на оптические изомеры. А называть их стали по возникшей между 1941 и 1969 годом системе Кана - Ингольда - Прелога, в создании которой самое активное участие принял человек, впервые синтезировавший адамантан.
У производных адамантана могут быть оптические изомеры
Но мы до сих пор ничего не сказали о практической пользе таких молекул. Прошло чуть более четверти века со дня первого синтеза адамантана, и его простенькое производное - аминоадамантан, или амантадин, - стали использовать в качестве противовирусного средство.
амантадин
Оказалось, что эта небольшая молекула весьма опасна для вируса гриппа. Чуть позже выяснилось, что амантадин неплохо снимает симптомы паркинсонизма - быстрее леводопы и с минимумом побочных эффектов. В этих направлениях и поныне развивается фармакохимия адамантанов. Два самых известных препарата адамантана как раз относятся к этим направлениям.
Первый - римантадин. Это тоже однозамещенный адамантан, к которому прикреплена группа CH3CHNH2. Его начали тестировать как противовирусное средство еще до амантадина (если первый получили в 1967 году, то римантадин - еще в 1963-м). Его до сих пор активно используют против самых разных вирусов - от гриппа А и герпеса до клещевого энцефалита. Он подавляет репродукцию вирусов на начальном этапе - сразу после проникновения их в клетку.
Римантадин
Второй - мемантин. Как можно понять из названия, этот препарат воздействует на память. Он действительно улучшает ее у пациентов с болезнью Альцгеймера, но мемантин пытаются приспособить и к лечению других видов деменций.
Мемантин
Так что адамантан, ставший почти случайно моей химической подписью, - не только безупречная по форме молекула, но интересное и полезное вещество с яркой биографией.
Опубликовано в журнале "Химия и жизнь" 3/2015 г.