Молекула Макошь. Кон’югат псилоцибіну та Δ⁹-тетрагідроканнабінолу (ТГК) через амідний лінкер: теоретичний протокол. В честь однієї з моїх майбутніх дружин.

Автор – Сухачов Денис Павлович

Анотація

Цей протокол описує теоретичний підхід до синтезу нової кон’югованої молекули, що поєднує фармакофори псилоцибіну (агоніста серотонінових рецепторів 5-HT₂A) та Δ⁹-тетрагідроканнабінолу (агоніста каннабіноїдних рецепторів CB1). З’єднання реалізоване через стабільний амідний лінкер на основі глутарової кислоти, що забезпечує метаболічну стабільність та дозволяє дослідити потенційний синергетичний ефект двох психоактивних сполук у єдиній молекулярній структурі. Протокол включає синтез проміжних сполук, кон’югацію та методи очистки та характеристики кінцевого продукту.

1. Вступ

Поєднання двох різних фармакофорів в одну молекулу-кон’югат є перспективною стратегією в розробці нових психотерапевтичних засобів. Мета цієї роботи — створити стабільну молекулу, яка могла б одночасно впливати на серотонінергічну та каннабіноїдну системи мозку, що потенційно може мати застосування при резистентних депресіях, ПТСР та хронічному болю.

2. Експериментальна частина

2.1. Загальна стратегія

Загальна стратегія синтезу включає три основні етапи:

1. Активування лінкера (глутарової кислоти) шляхом перетворення на дихлорид.
2. Селективне приєднання лінкера до фенольного гідроксилу ТГК з утворенням проміжного моноестеру з вільним карбоксилом.
3. Активування карбоксилу та кон’югація з аміною групою псилоцибіну з утворенням кінцевого подвійного амідного кон’югату.

Кінцева структура цільового кон’югату:
ТГК-O-C(O)-(CH₂)₃-C(O)-NH-Псилоцибін

2.2. Необхідні матеріали та обладнання

• Речовини: Псилоцибін, Δ⁹-ТГК, глутарова кислота, тіоніл хлорид (SOCl₂), N-гідроксисукцинімід (NHS), N,N’-дициклогексилкарбодіїмід (DCC), N,N-диізопропілетіламін (DIPEA), безводні розчинники (THF, DCM, DMF).
• Обладнання: Стандартний стекляний посуд для синтезу, магнітна мішалка з підігрівом, система для роботи в інертній атмосфері (азот/аргон), холодильник, роторний випарник, колони для хроматографії.
• Аналітичне обладнання: ТЛХ, ВЕЖХ, мас-спектрометр, ЯМР-спектрометр (¹H, ¹³C).

2.3. Покроковий протокол синтезу

Крок 1: Синтез глутарил дихлориду

1. Помістіть глутарову кислоту (10.0 г, 75.7 ммоль) в круглодонну колбу.
2. Додайте надлишок тіоніл хлориду (SOCl₂, 25 мл) та 3 краплі безводного DMF як каталізатора.
3. Встановіть зворотний холодильник з пробкою СаСl₂ та нагрівайте суміш при легкому кип’ятінні (70-80°C) на олійній бані протягом 3 годин.
4. Після завершення реакції (відсутність вихідної кислоти за ТЛХ) видаліть надлишок SOCl₂ на роторному випарнику при зниженому тиску.
5. Отриманий глутарил дихлорид використовуйте без подальшої очистки.

Крок 2: Синтез ТГК-глутарат моноестеру

1. Розчинете ТГК (5.0 г, 15.9 ммоль) в 50 мл безводного дихлорметану (DCM) в колбі з мішалкою.
2. Додайте DIPEA (6.0 мл, 34.5 ммоль) та охолодьте суміш до 0°C за допомогою льодяної бані.
3. Повільно, краплями, додайте розчин глутарил дихлориду (2.5 екв.) у 20 мл безводного DCM.
4. Зніміть охолодження та продовжуйте перемішування при кімнатній температурі протягом 12 годин.
5. Промийте органічну фазу послідовно: 1M HCl (2 × 50 мл), насичений розчин NaHCO₃ (2 × 50 мл) та воду (2 × 50 мл).
6. Органічну фазу висушіть над безводним Na₂SO₄, відфільтруйте та зберіть розчинник.
7. Очистіть грубий продукт колоночною хроматографією (силікагель, градієнт гексан/етілацетат).

Крок 3: Синтез активованого NHS-естеру

1. Розчинете ТГК-глутарат моноестер (4.0 г) у 30 мл безводного THF.
2. Додайте N-гідроксисукцинімід (NHS, 1.2 екв.) та каталітичну кількість 4-диметиламінопіридину (DMAP).
3. Охолодіть суміш до 0°C та додайте N,N’-дициклогексилкарбодіїмід (DCC, 1.2 екв.).
4. Зніміть охолодження та перемішуйте при кімнатній температурі протягом нічі.
5. Відфільтруйте випавший дициклогексилсечовину (DCU).
6. Упарйте фільтрат та очистіть залишок колоночною хроматографією.

Крок 4: Синтез кінцевого кон’югату (ТГК-глутамоїл-псилоцибін)

1. Розчинете псилоцибін (1.5 екв.) в 20 мл безводного DMF.
2. Додайте DIPEA (3.0 екв.).
3. Повільно додайте розчин активованого NHS-естеру (1.0 екв. у 10 мл DMF) при кімнатній температурі.
4. Перемішуйте реакційну суміш протягом 24 годин в атмосфері азоту.
5. Розведіть суміш 100 мл етилацетату та промийте водою (3 × 50 мл) для видалення DMF.
6. Висушіть органічну фазу (Na₂SO₄) та зберіть розчинник.
7. Очистіть грубий продукт препаративною ВЕЖХ (обернено-фазна колонка C18, градієнт вода/ацетонітрил).

2.4. Очистка та характеристика

• Очистка: Кінцевий кон’югат очищають методом препаративної ВЕЖХ. Фракції, що містять цільовий продукт, збирають та ліофілізують.
• Характеризація:
  • ВЕЖХ-МС: Для підтвердження молекулярної маси та чистоти (>95%).
  • ЯМР ¹H та ¹³C: Для підтвердження структури (ключові сигнали: амідні зв’язки, ароматичні протони індолу, метилові групи ТГК).
  • ІЧ-спектроскопія: Для ідентифікації карбонільних груп (C=O) амідних зв’язків (~1640-1680 см⁻¹).

3. Обговорення та висновки

Запропонований протокол пропонує методику синтезу нового кон’югату псилоцибіну та ТГК. Ключовою перевагою обраного амідного лінкера є його стабільність, що дозволить дослідити фармакологічні властивості саме кон’югованої молекули, а не її метаболітів. Подальші дослідження мають бути спрямовані на:

1. In vitro фармакологію: Визначення афінності зв’язування з рецепторами 5-HT₂A та CB1.
2. Дослідження метаболізму: Визначення стабільності in vivo.
3. Доклінічні випробування: Оцінка ефективності та безпеки.

---

Список використаної літератури

1. Carhart-Harris, R. L., et al. (2016). Psilocybin with psychological support for treatment-resistant depression: an open-label feasibility study. The Lancet Psychiatry, 3(7), 619-627.
2. Pertwee, R. G. (Ed.). (2014). Handbook of cannabis. Oxford University Press.
3. Nichols, D. E. (2016). Psychedelics. Pharmacological reviews, 68(2), 264-355.
4. Valdeolivas, S., et al. (2015). Neuroprotective properties of cannabigerol in Huntington’s disease: studies in R6/2 mice and 3-nitropropionate-lesioned mice. Neurotherapeutics, 12(1), 185-199.
5. Lafaye, G., et al. (2017). Cannabis, cannabinoids, and health. Dialogues in clinical neuroscience, 19(3), 309.
6. Greene, T. W., & Wuts, P. G. M. (2014). Protective groups in organic synthesis. John Wiley & Sons.
7. Vogel, A. I., et al. (1989). Vogel’s textbook of practical organic chemistry. Pearson Education.
8. Silverstein, R. M., et al. (2014). Spectrometric identification of organic compounds. John Wiley & Sons.