Dio 2: Prilagođena funkcionalizacija prirodnih fenola za poboljšanje biološke aktivnosti

Za više detalja kontaktirajtetina.xiang@wecistanche.com

3. Difenoli

Prirodnodifenoli, uključujući derivate katehola, resorcinola i hidrokinona, široko su rasprostranjeni u prirodi i obično se nalaze u nekoliko vrsta povrća i voća. Takve prirodne spojeve obično karakteriziraju osebujni antioksidansiprotuupalnoaktivnost. Neki od njih imaju imunomodulatorne i antikancerogene aktivne sastojke. Stoga se prirodni difenoli često koriste kao skele za pripremu novih učinkovitih biološki aktivnih lijekova. Iako postoji široka prisutnost bioaktivnih difenola u prirodi, u ovom re-

gledišta, pažnja je posvećena prilagođenoj funkcionalizaciji resveratrola, hispolona i hidroksitirozola, koji čine obilne i visoko aktivne prirodne fenolne spojeve.

Kliknite ovdje da saznate više o proizvodima

3.1.Resveratrol

Resveratrol (5-[(E)-2-(4-hidroksifenil)etenil]benzen-1,3-diol) je prirodni fenolni stilben, koji se obično nalazi u nekoliko biljkama i voću kao što su jabuke, bobičasto voće, šipak, pistacije, kao i u sjemenkama i kožici grožđa. Stoga je crno vino jedan od najvećih izvora resveratrola [214]. Trenutno je u tijeku nekoliko studija o resveratrolu i njegovom antibakterijskom dejstvu [215],antivirusno[216], i antitumorske [217-219] aktivnosti. Štoviše, pregledana je njegova primjena u liječenju dijabetičke nefropatije [220] i kožnih poremećaja [221]. Dobrobiti povezane s resveratrolom, zajedno s nekim štetnim učincima, koji se uglavnom odnose na njegovu potencijalnu citotoksičnost, nedavno su istaknute [222]. Štoviše, brzi metabolizam resveratrola dovodi do niske bioraspoloživosti aktivnog spoja. Takvi problemi, zajedno s niskom topljivošću u vodi, predstavljaju važno ograničenje koje treba razmotriti. Stoga je za poboljšanje bioraspoloživosti predloženo nekoliko sustava za isporuku resveratrola, kako bi se proširile potencijalne biomedicinske primjene tako zanimljivog prirodnog proizvoda [223].

Zbog značajne pažnje koja se posvećuje ovom aktivnom spoju, nedavno je objavljeno nekoliko radova o njegovoj funkcionalizaciji; osim toga, različiti pregledi o farmakološkoj i biološkoj aktivnosti analoga resveratrola i posebno izdanje posvećeno njegovoj funkcionalizaciji objavljeni su 2017. [224].

Samo da spomenemo neke primjere (Slika 5), ​​prirodni i sintetski derivati ​​resveratrola i oligomeri učinkoviti su antibakterijski [225] i antivirusni [226] agensi; di-, tetra- i heksahidroksi derivati, kao i di-, tri-, tetra- i penta metoksi analozi pokazali su veću bioraspoloživost i biološku aktivnost u odnosu na resveratrol[219,225-227]; modifikacija resveratrola s karboksi esterom, acetalom, sulfonatnom, fosfatnom, karbonatnom, karbamatnom i alkilnom skupinom omogućila je modulaciju topljivosti resveratrola u vodi, bioraspoloživosti, apsorpcije iz gastrointestinalnog trakta i bioloških svojstava [228-230]. Modifikacija resveratrola na aromatskom prstenu također je istražena, što je dovelo do lipofilnih derivata, s antioksidativnim i neuroprotektivnim djelovanjem [229]. Kako bi se poboljšala antikancerogena aktivnost resveratrola, ispitivani su metoksi, hidroksilni derivati, kao i druge funkcionalne skupine ili heterociklička esterifikacija [231,232].

3.2. Hspolon

Njegov polon (6-(3,4-dihidroksifenil)-4-hidroksiheksa-3,5-dien-2-on) prirodni je fenolni spoj, ekstrahiran od ljekovite gljive Phellinus linteus. Odlikuje se osebujnimantioksidansaktivnost kao i važna farmakološka svojstva, budući da je obećavajući antikancerogen, antidijabetik, antivirusno i protuupalno sredstvo [233-235]. Nedavno je nekoliko derivata hispolona podvrgnuto in silico predviđanjima kako bi se preliminarno procijenilo njihovo djelovanje protiv raka. Teorijska analiza potvrdila je da supstitucija aromatskog prstena s metoksi i hidroksilnim skupinama daje nove analoge his polona s dobrim antiproliferativnim djelovanjem, ponekad čak i višim od samog his polo [236,237]. Zapravo, derivati ​​hispolona dehidroksihispolon metil eter i hispolon metil eter pokazali su veću in vitro citotoksičnost od hispolona protiv kolorektalnog karcinoma[238,239]. Potonji je bio do 5 puta učinkovitiji prema staničnim linijama raka debelog crijeva i prostate[239]. Dehidrohispolon je obećavajući antituberkulozni lijek koji pokazuje niži MIC protiv M.tuberculosis u odnosu na njegov polon [240]. Hispolon i derivati ​​hispolon metil eter pirazola (Shema 20) pokazali su poboljšanu stabilnost s obzirom na svoje prekursore kao i antigenotoksične učinke protiv izloženosti zračenju [241].

Derivat pirazola također je učinkovitiji od hispolona za uklanjanje N· i CClO,· radikala [242]. Nedavno je sintetizirana obitelj kompleksa paladija(II) s hispolonskim analozima koji su pokazali veću in vitro citotoksičnost od odgovarajućih slobodnih liganada protiv različitih staničnih linija raka. Konkretno, Pd-kompleksi s metoksi-supstituiranim analozima hispolona (Shema 21) pokazali su poboljšanu aktivnost u usporedbi s odgovarajućim hidroksi spojevima [243].

3.3. HydroxcytyroOsol

Hidroksitirozol (2-(3,4-dihidroksifenil)etanol) je sekundarni biljni metabolit i prisutan je u mnogim proizvodima od maslina, odgovoran je za većinu njihovih dobrobiti za ljudsko zdravlje. Obećavajuće farmakološke aktivnosti hidroksitirozola (kao kardioprotektivnog, antikancerogenog, neuroprotektivnog i antimikrobnog agensa) nedavno su pregledane [79,244]. Analogno tome, hidroksitirozol acetat (2-(3,4-dihidroksifenil)etil acetat), fenolni sastojak maslinovog ulja, karakteriziraju osebujne biološke aktivnosti [245-248]. Tijekom proteklih desetljeća istraženo je nekoliko derivata hidroksitirozola kako bi se proširila njihova biološka primjena [249-252]. Međutim, najčešće strategije funkcionalizacije uključuju esterificiranje ili eterifikaciju na alkoholno-OH skupini ili supstituciju na aromatskom prstenu [253].

Na primjer, za proširenje upotrebe u hrani i kozmetici,antioksidanslipofilni esteri hidroksitirozola sintetizirani su esterifikacijom na alkoholnom-OH, s različitim masnim kiselinama [254-257] ili postupkom kemoselektivne transesterifikacije [258]. Zanimljivo je da su dekanoat i dodekanoični hidroksitirozol esteri rezultirali dobrim anti-tripanosomalnim i anti-lišmanijevim agensima, aktivnim protiv T. brucei i L. donovani [259]. Antioksidacijska aktivnost hidroksitirozola pojačana je nakon esterifikacije u odgovarajuće estere butirata [260], fenofibrata [261] i nikotinata [262] (HT-1 i HT-2, shema 22), pri čemu je potonji također snažan inhibitor -glukozidaze.

Slično, poliakrilatni polimer koji nosi hidroksitirozol u svom bočnom lancu pokazao je antioksidativno i antimikrobno djelovanje protiv Staphylococcus epidermidis [263]. Osim toga, fosfodiesteri hidroksitirozola (Shema 23) su obećavajući antioksidansi, prikladni za prevenciju ili terapijuAlzheimerova bolest [264].

Isto tako, hidroksitirozol alkil eteri karakteriziraju zanimljiva biomedicinska svojstva. Zapravo, hidroksitirozol heksil eter pokazao je antiangiogene [265] i antitrombocitne [266] učinke, dok je etil eter pokazao intestinalno antikarcinogeno djelovanje [267], kao i visoka antioksidativna svojstva kada se doda komercijalnim maslinovim uljima [268 ]. Štoviše, nedavno je istražena farmakološka potencijalna aktivnost hidroksitirozol glikozida; stoga su neuroprotektivni hidroksitirozol glikozidi sintetizirani kroz održivu enzimatsku reakciju, korištenjem gljivične -ksilosidaze kao katalizatora za izvođenje regioselektivne reakcije trans-ksilozilacije s ksilobiozom [269].

Nitrohidroksitirozol, sintetiziran reakcijom hidroksitirozola s natrijevim nitritom u acetatnom puferu (pH 3,8), i derivati ​​nitro hidroksi tirozil estera (naime acetat, butirat, heksanoat, oktanoat, dekanoat, laurat, miristat i palmitat) uspješno su dobiveni u dobrom prinosi [270]. NO,-hidroksitirozol je pokazao poboljšanu antioksidacijsku aktivnost u odnosu na matični spoj, dok je aktivnost esterskih derivata uvelike ovisila o duljini acilnog lanca, ali su dobri učinci otkriveni s acetatom i butiratom. Slično, antioksidativna aktivnost alkil nitro hidroksi tirozil etera je zadržana ili čak poboljšana za etil i butileter, dok je, s dužim bočnim lancima, smanjena u odnosu na hidroksitirozol [271].

Sinteza alkil karbonatnih derivata hidroksitirozola strateška je za povećanje antioksidativne aktivnosti hidroksitirozola [272]. Karbonatni derivati ​​dobiveni su postupkom u više koraka u kojem je derivat kloroformata hidroksitirozola (koji ima zaštićene fenolne skupine) reagirao s alkil alkoholima ili diolima različitih duljina lanaca [272, 273] (Shema 24). Hidroksitirozol karbonati su također pokazali veću aktivnost protiv tripanosoma protiv Trypanosoma Brunei u odnosu na prekursor [273].

4. Fenolne kiseline

Fenolne kiseline su hidroksi ili metoksi derivati ​​benzojeve kiseline ili cimetne kiseline (3-fenilpropanoidna kiselina). Rasprostranjeni su u mnogim biljkama (na primjer, među najzastupljenijim su prirodnim antioksidansima djevičanskog maslinovog ulja [274]). Češće fenolne kiseline sažete su na slici 6.

Pregledano je pojavljivanje, biološke i farmakološke funkcije monocikličkih fenolnih kiselina, dokazujući njihovu široku rasprostranjenost i raznolikost funkcija [275-277] zajedno s njihovim obećavajućim terapijskim primjenama [278-282]. Kao primjer, nedavno se raspravljalo o razvoju derivata galne kiseline kao farmakoloških sredstava [283,284]. Slično tome, pregledane su značajke i potencijalna primjena derivata ferulinske kiseline [285-289] i prirodnih i sintetskih proizvoda izvedenih iz kavene kiseline [290].

Stoga su privlačna svojstva derivata fenolne kiseline nedvosmisleno potvrđena. Ipak, u nastavku se raspravlja o najzanimljivijim derivatima prirodnih fenolnih kiselina.

4.1.Kafeinska kiselina

Kafeinska kiselina (3,4-dihidroksibenzojeva kiselina) nalazi se u kavi, vinu i čaju. Karakterizira ga antioksidativno, protuupalno i antikancerogeno djelovanje. Esteri fenolnih kiselina bili su od značajnog interesa, a najzanimljivija biološka svojstva i sintetske metode fenetil estera i derivata kavene kiseline su pregledane [291]. Doista, fenetil esteri kavene kiseline spadaju među male molekule s protuupalnim djelovanjem za liječenje akutne ozljede pluća [292]. Ne-prirodni biosintetski putevi su skrojeni uključivanjem kavene kiseline u razne aromatične alkohole ili amine. Nova platforma omogućila je bakterijsku proizvodnju zbirke fenetil estera ili amida izvedenih iz kavene kiseline u Escherichia coli [293] (Shema 25).

Iskorištena je enzimska esterifikacija kafeinske kiseline fenetilnim alkoholom u prisutnosti Novozyma 435 u izooktanu na 70 stupnjeva [294]. Enzim je zadržao više od 90 posto svoje izvorne aktivnosti do trećeg ciklusa. Vrijedno je signalizirati da je enzimska sinteza fenetil estera kavene kiseline uspješno ubrzana ultrazvukom [295]. Slično, transesterifikacija metil kafeata u analoge fenetil estera kavene kiseline provedena je s Candida Antarctica lipazom B, koristeći ionsku tekućinu 1-butil-3-metilimidazolij bis(trifluorometil sulfonil)imid kao otapalo [296]. 2-Cikloheksiletil kafeat i 3-cikloheksilpropil kafeat pokazali su snažno antiproliferativno djelovanje. Alkilni esteri kavene kiseline s 2-8 C atomima dobiveni su iz kavene kiseline i pravog alkohola u prisutnosti DCC [297]. Provjera njihove antifungalne aktivnosti provedena je protiv Candide albicans, pri čemu je najbolju antifungalnu učinkovitost pokazao propil kafeat. Drugi alkil esteri kafeinske kiseline (alkil =metil, etil, butil, oktil, benzil i fenetil) pripremljeni su za refluks kafeinske kiseline s alkanolom u acetil kloridu [298]. Pokusi in vitro i in vivo potvrdili su protuupalnu učinkovitost estera.

Dvadeset i jedan derivat fenetil estera kafeinske kiseline sintetiziran je, karakteriziran i istražen u pogledu njihovih citoprotektivnih učinaka [299]. Neki od njih pokazali su jače citoprotektivne aktivnosti od matičnog fenetilestera, pa su autori predložili potencijal kao funkcionalni sastojci hrane za prevenciju neurodegenerativnih bolesti.

Kavena kiselina i njezin fenil propil ester ispitivani su zbog njihove sposobnosti suzbijanja proliferacije stanica raka debelog crijeva u ljudi i in vitro i in vivo [300], što je rezultiralo snažnim sredstvima protiv raka.

Dvadeset esterskih derivata kavene kiseline sintetizirano je kako bi se istražila inhibicijska aktivnost protiv proizvodnje dušikovog oksida izazvane lipopolisaharidima [301]. Svi su pokazali inhibitornu aktivnost.

Polusintetski esteri derivata kavene kiseline s triazolnim ostatkom dizajnirani su kao potencijalni 5-inhibitori lipoksigenaze [302].5-Lipooksigenaza je uključena u biosintezu leukotriena, dobro poznatih medijatora upale s implikacijama kod različitih bolesti (astme, alergijskog rinitisa, kardiovaskularnih bolesti i određenih vrsta raka). Strukturno vođeni dizajn lijekova isporučio je spojeve s izvrsnom inhibicijom 5-lipoksigenaze, posebno spojeve prijavljene u Shemi 26 koji su pokazali pojačanu aktivnost u usporedbi s kavenom kiselinom.

Amidi su odabrani kao bioaktivni derivati ​​kafeinske kiseline: nekoliko alkil i aril amina korišteno je za pripremu antioksidativnih derivata kafeinske kiseline [303]. Utvrđeno je da su anilidi kafeinskih kiselina učinkoviti kao inhibitori peroksidacije lipida.

Budući da je otkriveno da neki polifenoli biljnog podrijetla imaju antivirusne učinke protiv virusa gripe, inhibirajući virusni površinski protein neuraminidazu, izgrađena je biblioteka spojeva na bazi kafeinske kiseline, koji tvore različito supstituirane amide [304]. Amidi su pokazali umjerenu aktivnost na neuraminidaze, a spoj prikazan na slici 7 je onaj koji najviše obećava.

Amidi su pripravljeni iz kavene kiseline i heteroaromatskog amina takrina s alkilnim razmaknicama različitih duljina (Shema 27)[305]. Svi derivati ​​takrina imaju mnogo veću antioksidativnu učinkovitost od kavene kiseline. Konkretno, spoj s klinkerom a3 i atomom Cl u aromatskom prstenu bio je selektivniji, jer je imao snažan neuroprotektivni učinak, inhibirajući agregaciju -amiloida. Ova svojstva čine amid dobrim kandidatom za razvoj korisnih terapijskih alata u liječenju Alzheimerove bolesti.

Brojni acil hidrazidi kafeinske kiseline pripremljeni su i ispitani na protuupalno, analgetsko i ulcerogeno djelovanje [306]. Kafeinska kiselina je tert-butilirana na položaju 5 aromatskog prstena 307]. I kafeinska i t-butilirana kafeinska kiselina pokazale su snažan antioksidativni kapacitet tijekom peroksidacije skvalena pod izravnim UVA zračenjem, ali samo potonja može smanjiti stvaranje reaktivnih kisikovih vrsta.

4.2.Ferulinska kiselina

Ferulinska kiselina (4-hidroksi-3-metoksi cimetna kiselina) je učinkovit antioksidativni spoj, koji se obično nalazi u sjemenkama, lišću, kao iu stjenkama stanica biljaka. Nedavno je istraženo nekoliko derivata ferulinske kiseline u različitim područjima. Lipaze iz Candida Antarctica (Novozyme 435), Candida rugosa, Chromobacterium viscosum i Pseudomonas sp. korišteni su za kataliziranje transesterifikacije vinil ferulata s hidroksil steroidima i arbutinom [308] (Shema 28). Arbutin ferulat posjeduje 19 posto veću antiradikalnu aktivnost od ferulinske kiseline.

Ostale enzimske reakcije esterifikacije omogućile su sintezu etil ferulata iz ferulinske kiseline i etanola, koristeći Novozym 435 kao biokatalizator, koji se mogao ponovno upotrijebiti osam puta prije značajnog gubitka aktivnosti [309]. Prijavljena je lipaza katalizirana priprava mono- i diestera ferulinske kiseline 310]. Zapravo, iskorištavanje antioksidativnog kapaciteta ferulinske kiseline ograničeno je njezinom slabom topljivošću u hidrofobnim medijima kao što su masti i ulja. Strategija za maksimiziranje terapijske koristi je transformacija kiseline u estere [31l] (Shema 29). Nakon što su pripremljeni, esteri su procijenjeni na in vitro antioksidativni potencijal. Štoviše, molekularno spajanje pokazalo je da ferulni esteri inhibiraju ciljne proteine ​​kod raka dojke i kod oksidativnog stresa.

Pripremljeni su alkilni esteri i amidi ferulinske kiseline i procijenjeno njihovo djelovanje protiv raka [312]. Prema autorima, svi sintetizirani amidi pokazali su dobru citotoksičnu aktivnost, karakteristiku koja se pripisuje lipofilnosti. Nekoliko amida supstituiranih ferulnih kiselina također je pripravljeno iz O-acetil feruloil klorida s aminima [313]. Većina amida pokazala je značajnu promociju otpuštanja inzulina iz stanica pankreasa štakora.

Pripravljen je niz amida iz ferulinske kiseline i drugih fenolnih kiselina (Shema 30), s ciljem procjene njihove antioksidativne aktivnosti [314]. Rezultati četiri različita in vitro testa ukazali su na vrlo visoku antioksidacijsku aktivnost, posebno kada su u amidu prisutne -OH ili -OMe skupine.

Nekoliko amida ferulinske kiseline i amida odgovarajuće 3-(4-etoksi-3-hidroksi)fenilpropanoidne kiseline sintetizirano je i testirano na antivirusno i insekticidno djelovanje protiv virusa mozaika duhana[315]. Većina ispitanih amida pokazala je ne samo dobro antivirusno djelovanje, inhibirajući biljnu virusnu infekciju, već i insekticidnu učinkovitost protiv vektora insekata, čime je pomogla u prevenciji širenja virusa u usjevima (Slika 8).

Sintetizirani su amidi hidrogenirane ferulne kiseline, 3-(4-hidroksi-3-etoksi)fenilpropanoidne kiseline (Shema 31)[316]. Neki od njih su pokazali izvrsnu zaštitu i ljekovito djelovanje protiv virusa mozaika duhana.

Feruloilne i fenetilne skupine spojene su kako bi se sintetizirao ester fenetil trans-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)akrilat i amid trans-3-(4-hidroksi{ {5}}metoksifenil)-N-fenetilakrilamid [317]. Fenetil ester i amidi proučavani su na bioaktivnost kao sredstva protiv raka, što se pokazalo učinkovitijim od matičnog spoja [318].

Mnogi drugi amidi ferulinske kiseline pripravljeni su u uvjetima bez otapala reakcijom kondenzacije potpomognutom MW [319]. Dvadeset i jedan amid pokazao je primjetnu in vitro antikancerogenu aktivnost, devet je pokazalo in vitro aktivnost hvatanja slobodnih radikala veću od one ferulinske kiseline.

Heksil kafeat i ferulat, kao i kafeov/heksilamid i ferulov/heksilamid, testirani su na staničnim linijama raka dojke kod ljudi [320]. Za razliku od matičnih spojeva, novi spojevi su inhibirali staničnu proliferaciju i inducirali promjene staničnog ciklusa i staničnu smrt.

Dvadeset sedam derivata ferulinske kiseline, s halogenima-acetanilidom kao novom skupinom za prepoznavanje površine, pripremljeno je s ciljem dobivanja spojeva koji mogu djelovati kao inhibitori histonske deacetilaze. Posljednja klasa spojeva bila je važna za terapiju raka [321]. Sintetizirani spojevi prikazani na dnu Sheme 32 pokazali su značajne enzimske inhibitorne aktivnosti.

Značajno je da je geranilirani derivat ferulinske kiseline, 3-(4O-geraniloksi-3-metoksifenil)-2-propenoat rezultirao većom aktivnošću od matične ferulinske kiseline kao inhibitornog agensa na aberantnim žarištima kripti, smanjujući učestalost adenokarcinoma u debelom crijevu [322].

4.3. Miscelanea

Metilni, etilni, propilni i butilni esteri sinapinske kiseline (4-hidroksi-3, 5-dimetoksicimetne kiseline, bioaktivni prirodni spoj koji se nalazi u voću, povrću i ljekovitom bilju), pre- u usporedbi s kiselinom kataliziranom esterifikacijom alkohola, pokazala je gotovo istu antioksidacijsku aktivnost, koja je nešto niža od one sinapinske kiseline [323]. Međutim, njihova prednost je veća lipofilnost, što je dragocjeno za antioksidanse dizajnirane da djeluju kao zaštitnici membrane in vivo.

Utvrđeno je da alkilni esteri protokatehuinske i galne kiseline (3,4-dihidroksibenzojeva kiselina i 3,4,5-trihidroksibenzojeva kiselina), pripravljeni reakcijom kiseline s različitim alkanolima u prisutnosti DCC-a, inhibiraju Dimerizacija HIV-1 proteaze [324], s učinkovitošću koja ovisi o duljini alkilnog lanca. Zapravo, nije primijećena inhibicija s alkilnim lancima s manje od osam ugljikovih atoma. Protokatehuinska kiselina i njezini etil i heptil esteri ispitivani su na fotoprotektivno djelovanje [325]. Fotozaštita i djelovanje protiv starenja bili su veći s esterima nego s matičnom kiselinom, vjerojatno zbog njihove veće lipofilnosti. Nažalost, povećala se i citotoksičnost.

Alkilni esteri galne kiseline pripravljeni su klasičnom Fisherovom esterifikacijom, iz kiseline i alkohola u kiselom mediju [326]. Osim antikancerogenih, antivirusnih i antimikrobnih svojstava, oni su u stanju očistiti i smanjiti stvaranje reaktivnih vrsta kisika. Osim toga, esteri galne kiseline potencijalni su inhibitori metastaza [327]. Propilni ester galne kiseline preveden je u acil hidrazid koji je reakcijom s odgovarajućim kalkonom prešao u pirazolne derivate galne kiseline [328]. Protuupalno djelovanje spojeva ispitano je s dobrim rezultatima u nekim slučajevima.

Novi siringični hidrazoni iz aldehida povezani sa siringinskom kiselinom (4-hidroksi-3, 5-dimetoksibenzojeva kiselina) i supstituirani hidrazini (sa skupinama koje privlače ili privlače elektrone)[329] bili su učinkoviti protiv oksidativni stres.