Σχεδιασμός, Σύνθεση και Φαρμακοχημική μελέτη νέων βενζαμιδίων με βιολογικό ενδιαφέρον:
Creators: name: Μαυρίδης, Ευάγγελος Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: 5(4Η)-οξαζολόνες - Βενζαμίδια
Αναλγητική - Αντιφλεγμονώδη
Αναστολείς Θρυψίνης
5(4Η)-oxazolones - Benzamides
Analgesic - Antiinflammatory
Inhibitors of Trypsin

description: Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν ενώσεις που ανήκουν στις 5(4Η)-οξαζολόνες καθώς και τα βενζαμιδικά παράγωγά τους. Οι 5(4Η)-οξαζολόνες εμφανίζουν πλήθος βιολογικών εφαρμογών: αναλγητική, αντιμικροβιακή και αντιδιαβητική, ενώ παρουσιάζουν και δυνατότητα αναστολής της πρωτεόλυσης, της τυροσινάσης και του οιδήματος της φλεγμονής. Από χημικής άποψης, οι 5(4Η)-οξαζολόνες είναι ετεροκυκλικές ενώσεις που αποτελούν ευέλικτους δομικούς λίθους στην οργανική σύνθεση, καθώς διαθέτουν έναν αριθμό στοιχείων τα οποία επιτρέπουν μια σειρά από πιθανές μετατροπές. Στην έρευνα μας εστιάσαμε στο σχηματισμό βενζαμιδίων που αποτελούν μία ενδιαφέρουσα βιολογικά κατηγορία ενώσεων με αντιβακτηριακή, αντιιική, αντισχιστοσωμική και αντιφλεγμονώδη δράση. Στα πλαίσια του ορθολογικού σχεδιασμού πραγματοποιήσαμε προκαταρκτικές μελέτες QSAR (Biobyte Corp. 4.31) και εικονικές μελέτες πρόσδεσης. Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών καθοδήγησαν το σχεδιασμό των επιθυμητών 4-υποκατεστημένων-2-φαινυλοξαζολ-5(4Η)-ονικών και βενζαμιδικών παραγώγων, μέσω της χρήσης κατάλληλων πρώτων υλών και λειτουργικών ομάδων (πιπεριδίνης, μορφολίνης, πιπεραζίνης). Η σύνθεση των 4-υποκατεστημένων-2-φαινυλοξαζολ-5(4Η)-ονών στηρίχθηκε στην αντίδραση Erlenmeyer-Plochl μεταξύ της Ν-βενζoϋλογλυκίνης και της κατάλληλα υποκατεστημένης αλδεΰδης. Τα βενζαμίδια προήλθαν μετά από τις πυρηνόφιλες προσβολές αλκοολών (αιθανόλης) και δευτεροταγών αμινών στον οξαζολονικό δακτύλιο. Μετατρέψαμε το οξαζολονικό παράγωγο ΕΜΚ1α (Ζ-ισομερές) σε ΕΜΚ1b (Ε-ισομερές), ενώ επιτύχαμε τη στερεοεκλεκτική σύνθεση των ενώσεων ΕΜΚ1-(Ζ), ΕΜΚ1-(Ε), ΕΜΚ1p-(Z), EMK1p-(E). Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας, που αποτελεί μία οικονομική και φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο. Για την ταυτοποίηση των δομών, χρησιμοποιήθηκαν μέθοδοι ενόργανης ανάλυσης, φασματοσκοπία IR, 1H‐NMR, 13C‐NMR, φασματοσκοπία δύο διαστάσεων (2D NMR), MS(ΕSI), στοιχειακή ανάλυση και χρωματογραφικές μέθοδοι. Οι ενώσεις μελετήθηκαν με τη βοήθεια in vitro και in vivo φαρμακοχημικών δοκιμασιών ως προς την αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδη, αναλγητική και αντιμικροβιακή τους δράση, αλλά και ως πιθανοί αναστολείς της τυροσινάσης και της θρυψίνης. Διαπιστώσαμε την υψηλή ικανότητα, στις περισσότερες περιπτώσεις των Ζ-ισομερών και ιδιαίτερα των πιπεραζινικών βενζαμιδίων, να αναστέλλουν την υπεροξείδωση του λινελαϊκού οξέος, με δραστικότερη την ένωση ΕΜΚ16p-(Z). Όσον αφορά στην αναστολή της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης, την καλύτερη δράση έδειξαν οι ενώσεις ΕΜΚ1-(Ε) και ΕΜΚ17p-(Z) με τιμές ΙC50=40,5 και 41 μM, αντίστοιχα. Στην αναστολή της τυροσινάσης η ένωση ΕΜΚ17p-(Z) παρουσίασε διπλάσια δραστικότητα (42%) από την ένωση αναφοράς (κογικό οξύ-20%). Τα αποτελέσματα για την αντιμικροβιακή δράση, υπό τις δοθείσες πειραματικές συνθήκες, δεν ήταν ενθαρρυντικά. Στην αξιολόγηση της ανασταλτικής δράσης των εξεταζόμενων ενώσεων επί της πρωτεολυτικής δράσης της θρυψίνης, το εστερικό παράγωγο ΕΜΚ17e εμφάνισε την καλύτερη τιμή ΙC50=1 μM . Επίσης, η in vitro επίδραση της θρυψίνης επί των ενώσεων EMK1p-(Z), EMK1p-(E), EMK17p-(Z), υπέδειξε τη μερική υδρόλυσή τους. Από τα in vivo βιολογικά πειράματα παρατηρήσαμε ότι η αναστολή του οιδήματος άκρου ποδός επίμυα από την ένωση ΕΜΚ17p-(Z) (56%) είναι ισοδύναμη με την αναστολή η οποία επάγεται από την ινδομεθακίνη (58%). Η ίδια ένωση έχει την αποτελεσματικότερη αναλγητική δράση (58%). Η Η ένωση EMK17p-(Z), με το ενδιαφέρον in vitro και in vivo βιολογικό προφίλ, μπορεί να αποτελέσει οδηγό ένωση για το σχεδιασμό μορίων για πολλαπλούς στόχους. Εγινε προσπάθεια ποσοτικού συσχετισμού των in vitro αποτελεσμάτων με τις σημαντικότερες φυσικοχημικές ιδιότητες των δομικών στοιχείων των μορίων, με τη βοήθεια του υπολογιστικού προγράμματος C‐QSAR.
description: In the presented work 5-(4H)-oxazolones and their benzamides were studied. From the biological perspective of view, 5-(4H)-oxazolones show a variety of pharmacological applications: analgesic, antimicrobial and antidiabetic, as well as inhibition of proteolysis, tyrosinase and inflammation edema. Chemically 5-(4H)-oxazolones are heterocyclic compounds which could be used as versatile building blocks in organic synthesis, as they contain numerous reactive sites allowing for a diverse set of possible modifications. Their reactivity (nucleophilic attack to the carbon atom at position 5 of the oxazolone ring) makes them excellent substrates for their use in diverse oriented synthesis. In our study we focused on the synthesis of benzamides. Benzamides are biologically active agents demonstrating antibacterial, antiviral, antischistosomal and anti-inflammatory activities. Preliminary QSAR studies were conducted in order to rational design our new compounds. The results of the above studies led us to desirable 4-substituted-2-phenyloxalon-5(4H)-ones and their benzamides, using appropriate materials and functional groups (piperidine, morpholine, piperazine). Especially, for amides ΕΜΚ17p-(Ζ) and EMK18p-(Z), because of their promising structures, docking simulations binding studies (virtual screening in 5-lipoxygenase) were performed. The molecular features that govern our compounds’ bioactivity were explored. The general synthetic procedure for the preparation of 4-substituted-2-phenyloxalon-5(4H)-ones includes the condensation of the appropriate aldehyde and hippuric acid with a stoichiometric amount of fused sodium acetate, in the presence of acetic anhydride as the dehydrating agent (Erlenmeyer-Plochl reaction). Subsequently, benzamides were produced via a nucleophilic attack of alcohols (ethanol) or of the appropriate secondary amine on the oxazolone ring. We focused on microwave irradiation because it is an environmentally friendly method. The structures of the compounds were confirmed by IR, 1H‐NMR, 13C‐NMR, 2D NMR, MS (ΕSI), elemental analysis and chromatographic methods. The compounds were studied with in vitro and in vivo protocols for their activity as antioxidant, anti-inflammatory, analgesic and antimicrobial agents, as well as inhibitors of tyrosinase and trypsin. We found that most of the compounds in their Z isomeric form, especially piperazine benzamides, highly inhibited lipid peroxidation of linoleic acid and the most potent was ΕΜΚ16p-(Z). Compounds ΕΜΚ1-(Ε) and ΕΜΚ17p-(Z) were the most active Lipoxygenase inhibitors with ΙC50=40.5 and 41 μM, respectively. ΕΜΚ17p-(Z) inhibited tyrosinase (42%) better than the reference compound (kojic acid-20%). Unfortunately, under the given experimental conditions, compounds showed no antimicrobial activity. The evaluation of our compounds’ capability to inhibit proteolysis indicated that the most potent inhibitor was the only ester derivative, EMK17e (ΙC50=1μM). Through in vitro stability studies, we have defined experimentally that EMK1p-(Z), EMK1p-(E) and EMK17p-(Z) underwent partial hydrolysis. In vivo biological experiments revealed that the compound EMK17p-(Z) induced inhibition (56%) against rat paw edema equipotent to the commonly used standard drug, indomethacin (58%) and potent analgesic activity (58%). It is obvious that EMK17p-(Z), presenting an interesting in vitro and in vivo multiple biological profile, could be used as a lead molecule for the design of new multitarget compounds. Finally, an effort was undertaken to analyze and correlate quantitatively the in vitro results with the most important physicochemical properties and develop QSAR models using the C‐QSAR.