Część 1: Dopasowana funkcjonalizacja naturalnych fenoli w celu poprawy aktywności biologicznej

Po więcej informacji. kontakttina.xiang@wecistanche.com

Abstrakcyjny: Fenolesą szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, będąc głównymi składnikami kilku roślin i olejków eterycznych. Antybakteryjne naturalne fenole,przeciwbakteryjny, przeciwutleniacz, właściwości farmakologiczne i odżywcze są obecnie dobrze ugruntowane. W związku z tym, biorąc pod uwagę ich szczególną rolę biologiczną, prowadzone są obecnie liczne badania mające na celu przezwyciężenie ich ograniczeń, a także zwiększenie ich aktywności. W niniejszym przeglądzie krytycznie przeanalizowano funkcjonalizację wybranych naturalnych fenoli, podkreślając głównie ich lepszą bioaktywność po odpowiednich przemianach chemicznych. W szczególności badana jest funkcjonalizacja najliczniejszych naturalnie występujących monofenoli, difenoli, fenoli lipidowych, kwasów fenolowych, polifenoli i pochodnych kurkuminy.

Słowa kluczowe: karwakrol; tymol; eugenol; resweratrol; hispolon; hydroksytyrozol; fenole lipidowe; kwasy fenolowe; polifenole; kurkumina

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej informacji

1. Wstęp

Naturalnyfenole, głównie pochodzenia roślinnego, cieszą się coraz większym zainteresowaniem, ponieważ wzrasta wgląd w ich aktywność biologiczną.

W ostatnich latach pojawiło się wiele opinii na temat profili fenolowych roślin i/lub olejków eterycznych, świadczących o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, przeciwbakteryjnym [1-4], przeciwutleniającym [5-10], a także farmakologicznym [{{ 4}}] i właściwościach odżywczych [19-21], wraz z bardzo pouczającą książką [22]. Ze względu na ich znaczenie badania miały na celu hodowlę roślin zdolnych do zwiększenia zawartości bioaktywnych fenoli [23]. Badania w tej dziedzinie trwają i coraz więcej roślin jest badanych pod kątem ich zawartości fenoli i powiązanej bioaktywności [24-41]. Theprzeciwutleniaczaktywność naturalnych fenoli została powiązana z ich zdolnością wymiatania wolnych rodników [42]. Szczególnie interesująca jest możliwość enkapsulacji fenoli – jak również innych związków naturalnych – w biopolimerach chitozanu [43] lub w -cyklodekstrynie [44].

Należy zauważyć, że zastosowanie nowoczesnych technik ekstrakcyjnych [45-52] sprawia, że ​​oznaczanie związków fenolowych w matrycach roślinnych staje się bardziej przystępne i kompletne.

Nowe zastosowania naturalnych fenoli w różnych dziedzinach zostały opisane w akwakulturze ryb [53], występach sportowych [54], żelatynie rybiej i żelatynie z modyfikacji skóry bydlęcej poprzez sieciowanie naturalnymi kwasami fenolowymi [55,56]. Zaawansowane technologie ekstrakcji umożliwiły wykorzystanie ekstraktów fenolowych z niektórych roślin do utrwalania żywności [57-60]. Co więcej, pojawiają się aplikacje technologiczne, takie jak:przeciwbakteryjnyfolie na bazie związków celulozowych/fenolowych |61l, przeciwdrobnoustrojowe folie opakowaniowe oparte na nanokapsułkowaniu bioaktywnych olejów poprzez polimeryzację emulsyjną [62], ognioodporne pianki fenolowe [63] oraz kompozyty wzmacniane naturalnymi włóknami ze spoiwem ligninofenolowym [64] .

Choć poza zakresem niniejszego przeglądu, warto zasygnalizować wykorzystanie naturalnych związków fenolowych jako elementów budulcowych do otrzymywania materiałów funkcjonalnych [65] lub jako przeciwutleniaczy do biodiesla [66].

Przy tak dużej ilości zebranych i dostępnych informacji, kolejnym krokiem było zrozumienie czynników strukturalnych odpowiedzialnych za bioaktywność, badając związek struktura-aktywność antyoksydacyjnych związków fenolowych [67,68].

Z chemicznego punktu widzenia interesujące może być poszukiwanie chemicznej derywatyzacji naturalnych fenoli, prowadzącej do ostatecznie zwiększonej aktywności biologicznej. W rzeczywistości, traktowanie diazometanu ekstraktów fenolowych doprowadziło do powstania pochodnych bardziej odpowiednich jako przeciwutleniacze dla żywności lipofilowej [69]. Biorąc pod uwagę znaczenie dla zdrowia człowieka, omówiono reprezentatywne metody chemicznej modyfikacji naturalnych fenoli [70, a także omówiono przeglądy modyfikacji enzymatycznej [71] i inżynierii metabolicznej dla biosyntezy mikrobiologicznej związków naturalnych, w tym fenoli [72]. .

W niniejszym przeglądzie staramy się przedstawić ogólny obraz sytuacji, przedstawiając chemicznie modyfikowane naturalne fenole i porównując ich działanie z wynikami związków macierzystych. Liczba izolowanych i bioaktywnych naturalnych fenoli jest ogromna i stale rośnie, dlatego naszą uwagę skupiamy głównie na tych najbardziej występujących w przyrodzie. Ponadto nie omawiamy polimerów fenolowych, gdyż zasługują na osobną recenzję ze względu na ich rosnące znaczenie. Pod uwagę brana jest literatura wydana od 2000 do początku 2021 roku.

2. Monofenole

Funkcjonalizacja monofenolu cieszy się zainteresowaniem coraz większej liczby badaczy, ponieważ synteza nowych biologicznie czynnych pochodnych wychodzących z naturalnych związków jest sprawnym narzędziem do poprawy ich właściwości. W rzeczywistości dostosowana funkcjonalizacja jest cenną strategią przezwyciężenia naturalnych słabości fenoli, takich jak toksyczność, niska rozpuszczalność w wodzie, a także złagodzenia silnych zapachów, które często ograniczają ich zastosowanie [73-78].

Jako przykład,przeciwutleniaczaktywność tyrozolu (2-(4-hydroksyfenylo)-etanolu), który jest obficie występującym w oliwie z oliwek fenolem, odpowiedzialnym za korzystne właściwości oleju [79], można rozsądnie zwiększyć poprzez estryfikację hydroksylu alkoholowego grupy z różnymi kwasami fenolowymi (Schemat 1)[80]. Analogicznie hydroarylowanie estrami cynamonowymi poprawia właściwości przeciwutleniające tyrozolu, zwłaszcza w obecności dodatkowych grup hydroksylowych w pierścieniu aromatycznym ugrupowania kwasowego (Schemat 1) [81].

Niemniej jednak, biorąc pod uwagę ich obfitość w przyrodzie, szczegółowo badamy funkcjonalizację karwakrolu, tymolu i eugenolu, ponieważ należą one do najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie fenoli, zwykle odpowiedzialnych za korzystne właściwości roślin.

2.1. Samochód~acrol

Karwakrol(5-izopropylo-2-metylofenol) to fenolowy związek monoterpenoidowy, będący głównym składnikiem olejków eterycznych z oregano i tymianku. Wraz ze swoim izomerem, tymolem (2-izopropylo-5-metylofenolem), jest głównym składnikiem aktywnym odpowiedzialnym za biologiczną aktywność olejków eterycznych [82-84]. W rzeczywistości szczególne działanie przeciwbakteryjne, przeciwgrzybicze, przeciwzapalne, przeciwlękowe i przeciwnowotworowe karwakrolu jest obecnie dobrze znane, a FDA (Food and Drug Administration) zatwierdziła jego stosowanie jako dodatku w produktach spożywczych.

Niemniej jednak badania nad nowymi analogami karwakrolu są obecnie inspiracją dla kilku grup badawczych w celu poszerzenia potencjalnego zastosowania tego związku [85]. Funkcjonalizacja karwakrolu zwykle zachodzi przy reszcie -OH; w rzeczywistości w literaturze można znaleźć wiele różnych syntetycznych estrów karwakrolu. Oczywiście poprzez estryfikację fenolu można uzyskać dostęp do zróżnicowanych produktów funkcjonalizowanych [86], które można badać w kilku obszarach. Na przykład octan karwakrolu wykazywał znaczące działanie przeciwzapalne 87, antynocyceptywne [87], przeciwutleniające [88] i przeciwgrzybicze [89]. Może być również stosowany w leczeniu zaburzeń lękowych [90] oraz jako środek roztoczobójczy przeciwko Rhipicephalus micro plus, niebezpiecznemu kleszczowi bydlęcemu, który powoduje znaczne straty ekonomiczne w hodowli bydła [91,92]. Podobnie propionian karwakrolu, otrzymany przez estryfikację karwakrolu chlorkiem propionylu w obecności trietyloaminy (TEA), wykazywał silniejsze działanie przeciwbólowe, przeciwzapalne i przeciw nadwrażliwości bólowej w porównaniu z czystym karwakrolem [93]. Co ciekawe, estryfikację Boc-zabezpieczonym kwasem aminobutanowym （GABA）, który jest głównym neuroprzekaźnikiem hamującym ośrodkowego układu nerwowego, przeprowadzono za pomocą N,N'-dicykloheksylokarbodiimidu (DCC) i 4-dimetyloaminopirydyny (DMAP) w dichlorometanie (DCM)[94,95]. Odpowiedni ester, otrzymany po usunięciu Boc w warunkach kwasowych, jest odpowiednim lekiem do różnych zastosowań farmakologicznych. W rzeczywistości może modulować kanały potencjału receptora przejściowego (TRP) i wiązać receptory GABA, wywierając w ten sposób silne działanie przeciwbólowe i przeciwzapalne. Ponadto estry karwakrolu zawierające hydroksypodstawione kwasy cynamonowe są skutecznymi inhibitorami tyrozynazy [96].

Warto jednak wspomnieć, że estryfikacja nie zawsze jest skuteczną strategią uzyskania wysoce skutecznych pochodnych. W rzeczywistości aktywność przeciwbakteryjna karwakrolu przeciwko S. mutans, S.aureus, B.subtilis, S.epidermidis i E.coli została zmniejszona po estryfikacji różnymi chlorkami acylowymi na bazie alkilu lub arylu [97]. Podobnie, przeprowadzono kilka prób dalszej poprawy aktywności karwakrolu przeciwko enzymowi mutazy chorismate Mycobacterium tuberculosis: acetylacja lub eteryfikacja grupy OH lub wprowadzenie różnych podstawników (-Cl,-Br,-NO2) na pierścieniach aromatycznych karwakrolu doprowadziło do niezadowalające działanie przeciwgruźlicze [98].

Wręcz przeciwnie, wiele estrów karwakrolu i 4-bromokarwakrolu z furanem, tiofenem i pirydyną zostało zsyntetyzowanych i przebadanych jako środki przeciwgrzybicze (Schemat 2)[991.

Różne jednostki heterocykliczne rozsądnie wpływają na aktywność karwakrolu: estry z kwasami furanowymi i tiofenowymi są bardziej aktywne niż karwakrol wobec R.solani, podczas gdy estry pirydynowe 4-bromokarwakrolu wykazywały zwiększoną aktywność przeciwgrzybiczą wobec P.oryzae.

Estry sulfonianu karwakrolu, otrzymane przez potraktowanie karwakrolu trichlorometylo-podchlorotionitem (ClSCCl3) w obecności TEA, są niezwykłymi środkami przeciwbakteryjnymi, 40-krotnie bardziej skutecznymi niż karwakrol wobec S.epidermidis i 8-krotnie bardziej aktywnymi wobec P. aeruginosa [100] . Ponadto 4-chlorokarwakrol, otrzymany przez oksychlorowanie karwakrolu w kwasie octowym, z katalizatorem LiCl i CuCl2, w atmosferze O2, wykazał dobrą aktywność wobec kilku szczepów bakterii. W szczególności jest znacznie skuteczniejszy od swojego prekursora przeciwko P. aeruginOSa [101].

Ostatnio zsyntetyzowano dwadzieścia różnych proleków estrów aminokwasów karwakrolu, w celu poprawy rozpuszczalności karwakrolu w wodzie przy jednoczesnym zachowaniu jego właściwości przeciwdrobnoustrojowych [102]. CAR-1 jest wysoce skuteczny w hamowaniu wzrostu C.albicans, podczas gdy C. tropicalis i C.glabrata były skutecznie hamowane przez CAR-2(Schemat 3). Co ważne, CAR-1 i CAR-2 nie okazały się cytotoksyczne w przyjętych stężeniach.

Podobnie zsyntetyzowano dziesięć współleków karwakrolu, otrzymanych przez estryfikację karwakrolu aminokwasami zawierającymi siarkę [103]. Mimo że takie związki wykazywały zmniejszoną toksyczność w stosunku do karwakrolu, ich aktywność przeciwdrobnoustrojowa była słabsza. Jednak CAR-3 (Schemat 4) jest bardziej skuteczny niż odpowiadający mu wolny fenol w oddziaływaniu na dojrzały biofilm E.coli. W rzeczywistości koniugacja karwakrolu z Ac-Cys(allilo)-OH ma kluczowe znaczenie dla promowania permeabilizacji i destabilizacji błony bakteryjnej, zapewniając w ten sposób zmniejszone tworzenie się biofilmu. Badania farmakokinetyczne wykazały również dobrą stabilność CAR-3 w pH żołądka, w obecności pepsyny i pankreatyny, co sugeruje, że po podaniu doustnym CAR-3 może przechodzić przez żołądek i być wchłaniany z jelita , uwalniając karwakrol po hydrolizie enzymatycznej.

Bardziej zaawansowane podejście wiązało się z zakotwiczeniem karwakrolu na złotej powierzchni w celu opracowania powłok przeciwdrobnoustrojowych [104]. Rzeczywiście, funkcjonalizację karwakrolu na grupie fenolowej przeprowadzono w celu otrzymania estru i eteru karwakrolu z grupą końcową a-NH (Schemat 5). Ten ostatni mógłby być kowalencyjnie przymocowany do odpowiednio zmodyfikowanej złotej powierzchni. Tak więc, aktywność przeciwgrzybiczą powierzchni Au funkcjonalizowanych karwakrolem oceniono wobec C. albicans i ponad 75% inhibicji zaobserwowano dla pochodnej estrowej, podczas gdy 65% ​​inhibicji osiągnięto dla pochodnej eterowej. Warto zauważyć, że działanie grzybobójcze utrzymywało się po przechowywaniu przez miesiąc w temperaturze 4 stopni.

Oprócz pochodnych estrów karwakrolu, przez lata intensywnie badano również etery w celu wdrożenia zastosowań karwakrolu [105,106]. W szczególności zbadano kilka eterów karwakrolu w leczeniu infekcji bakteryjnej H.pylori oraz jako środki antyproliferacyjne przeciwko liniom komórkowym ludzkiego gruczolakoraka żołądka, z obiecującymi wynikami [107]. Podobnie, pochodna eteru karwakrolu metronidazolu wykazała niezwykłą aktywność przeciwko dwóm szczepom H.pylori i jednemu szczepowi Clostridium perfringens (Schemat 6) [108].

Etery propylowe, butylowe, oktylowe i benzylowe karwakrolu wykazały zdolność do zmniejszania płodności i żywotności muszki owocowej Drosophila melanogaster po podaniu doustnym lub narażeniu wziewnym [109]. Ponadto zsyntetyzowano różne etery karwakrolu etylowego podstawionego p-podstawionym 4-oksobutanianem alkilu (Schemat 7) i zbadano je jako inhibitory tyrozynazy, które są cennymi cząsteczkami w medycynie, rolnictwie i kosmetyce ze względu na ich zdolność do kontrolowania nadprodukcji melaniny [110]. ]. Dane wykazały, że syntetyczne etery były bardziej skuteczne w hamowaniu tyrozynazy w stosunku do związku macierzystego.

Badania dokowania wykazały, że pochodna karwakrolu CAR-4(Schemat 8) jest obiecującym środkiem przeciw malarii [111]. W szczególności CAR-4 oddziałuje z resztami aminokwasowymi w kieszeni wiążącej proteazy pasożyta P. falciparum, wspólnego celu leków przeciwmalarycznych. Dlatego CAR-4 zsyntetyzowano wychodząc z karwakrolu i bromku propargilu w obecności K2CO3. Powstały alkin poddano reakcji z p-metoksyfenyloazydkiem w obecności soli Cu(I) i askorbinianu sodu w THF/H2O2, z wytworzeniem produktu [3 plus 2]cykloaddycji (Schemat 8). CAR-4 wykazał wysoką aktywność przeciwmalaryczną, z wartością IC50 8,8 μM. Testy in vivo wykazały znaczną redukcję pasożytów do 8 dni, czyniąc CAR-4 potencjalnym liderem przeciwko docelowej proteazie.

Pochodne oksypropanoloaminy karwakrolu zostały przebadane w celu oceny ich zastosowania w różnych chorobach (Schemat 9) [113]. W szczególności oceniono ich działanie hamujące wobec różnych typów enzymów anhydrazy węglanowej, -glikozydazy i acetylocholinesterazy, a wyniki wykazały bardzo dobre hamowanie efekt, nawet wyższy niż w przypadku związków odniesienia. Dlatego takie syntetyczne pochodne karwakrolu można dalej wykorzystywać jako leki moczopędne, przeciwpadaczkowe, przeciwjaskrowe, przeciwcukrzycowe i przeciwzapalne w leczeniu wrzodów żołądka i dwunastnicy oraz w zaburzeniach neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera.

3-Fluorofenylokarbaminianowa pochodna karwakrolu (CAR-5, zsyntetyzowana w reakcji karwakrolu z3-izocyjanianem fluorofenylu w DCM, Schemat 10) jest 130-razem bardziej aktywna w porównaniu z karwakrolem w hamowaniu acetylocholinesterazy i 400-razy bardziej skuteczny w hamowaniu butyrylocholinesterazy, przy znikomej śmierci komórek [114]. Co ciekawsze, szereg pochodnych karwakroloamidu zostało przebadanych pod kątem enzymów acetylocholinesterazy i butyrylocholinesterazy [115]. Pochodna karwakrolu zmodyfikowana ugrupowaniem chinolinowym (CAR-6, Schemat 10) jest 149-razem skuteczniejsza niż karwakrol w hamowaniu acetylocholinesterazy i ponad 8000-krotnie bardziej skuteczna w hamowaniu butyrylocholinesterazy. Wyższa aktywność w porównaniu z karwakrolem była związana z obecnością heterocyklicznego aromatycznego rdzenia chinolinowego, który może oddziaływać z resztami aminokwasowymi w miejscu aktywnym enzymu poprzez oddziaływania T-7T.

Karwakrol funkcjonalizowany kwasem sulfonowym, syntetyzowany w elektrofilowej reakcji aromatycznego sulfonowania stężonym H2SO i odpowiednią solą potasową, są mniej skutecznymi środkami przeciwbakteryjnymi w stosunku do karwakrolu, ale ich niezwykła rozpuszczalność w wodzie i zmniejszony zapach pozwalają na ich zastosowanie w przemysł spożywczy do utrwalania środków spożywczych i wydłużenia okresu przydatności do spożycia [116]. Szereg interesujących, różnie podstawionych analogów karwakrolu, takich jak estry sulfonianowe [117] (otrzymywane w reakcji z chlorkiem etanosulfonylu lub chlorkiem arylosulfonylu w dichlorometanie, w obecności TEA), dihydroksy-[118], acetohydrazon-[119], Pochodne sulfonamidu-[121] karwakrolu oparte na hydrazonie, sulfonylohydrazonie [120] i hydrazydzie zostały zsyntetyzowane i przebadane pod kątem ich działania przeciwdrobnoustrojowego, przeciwutleniającego i przeciwnowotworowego. Wyniki sugerują, że zsyntetyzowane związki wykazują bardzo obiecujące właściwości biologiczne w badanych dziedzinach, mimo że ich skuteczność nie była bezpośrednio porównywana z karwakrolem. W niedawnym artykule karwakrol został z powodzeniem sprzężony z ftalocyjaniną [122]: 3-nitrobenzen-1,2-dikarbonitryl początkowo reagował z karwakrolem, a następnie powstały związek poddano makrocyklizacji w MW napromienianie, w celu uzyskania odpowiedniej ftalocyjaniny, CAR-7 (Schemat 11).

Oceniono fotodynamiczną aktywność przeciwbakteryjną zsyntetyzowanej ftalocyjaniny: po wzbudzeniu światłem ftalocyjanina podstawiona karwakrolem wykazywała zwiększoną fotoinaktywację przy 100 µM w stosunku do samej ftalocyjaniny cynku(I). Zaobserwowano niższą toksyczność ciemną w porównaniu z czystym karwakrolem, prawdopodobnie ze względu na mniejszą penetrację błon bakteryjnych masowej ftalocyjaniny w porównaniu z karwakrolem. Niemniej jednak zaobserwowano mniejszą fotostabilność koniugatu [122].

2.2.Tlymol

Jego izomer, tymol, obok karwakrolu, jest szeroko stosowany jako składnik przeciwbakteryjny, przeciwgrzybiczy, przeciwutleniający i przeciwzapalny w wielu produktach, a także jako konserwant żywności [84,123].

Rzeczywiście, na przestrzeni lat zaproponowano kilka naturalnych i syntetycznych pochodnych tymolu w celu dalszego rozszerzenia ich zastosowania na poziomie przemysłowym[124-126].

Sporo pochodnych tymolu zostało zsyntetyzowanych i ocenionych do różnych celów biologicznych [86,127-130]. Funkcjonalizacja tymolu poprzez reakcje estryfikacji lub eteryfikacji stanowi jedno z najbardziej użytecznych podejść do uzyskania dostępu do szerokiej biblioteki różnych cząsteczek bioaktywnych. Estryfikacja tymolu zwykle zachodzi w warunkach klasycznych, poddając tymol reakcji z odpowiednim bezwodnikiem lub chlorkiem acylu w obecności zasady. Zaproponowano również procedury wspomagane MW w środowisku wodnym, w celu przeprowadzenia reakcji w krótszym czasie iz lepszymi wydajnościami [131].

Acetylacja tymolu była szeroko badana, ponieważ produkt, tj. octan tymolu, jest skuteczniejszy niż tymol przeciwko grzybom chorobotwórczym dla roślin, takim jak A. solani, B. cinerea, P. grisea i R. solami [89] i Gram- pozytywne szczepy bakteryjne, takie jak S.mutans, B.subtilis i S.epidermidis [97]. Wyższą lub równą aktywność w stosunku do tymolu oceniano dla bakterii Gram-ujemnych E. coli, S. Typhimurium, P. aeruginosa i K. pneumonia [132]. Podobne wzmocnienie działania przeciwbakteryjnego osiągnięto stosując propanian tymolu i pochodne propanianu metylu [97], podczas gdy estryfikacja tymolu heteroaromatycznymi kwasami karboksylowymi doprowadziła do uzyskania skutecznych związków przeciwgrzybiczych [99]. Co więcej, w badaniach przesiewowych różnych syntetycznych estrów i eterów tymolu benzoesan tymolu wykazywał największą siłę działania larwobójczego na Aedes aegypti, który jest groźnym komarem i wektorem gorączki denga i innych chorób na świecie [133]. Co ważne, ochrona tymolu poprzez estryfikację okazała się skuteczna w zmniejszaniu toksyczności tymolu. W rzeczywistości, octan i benzoesan tymolu są obiecującymi kandydatami jako leki przeciwleiszmanialne, ponieważ są mniej toksyczne i bardziej aktywne niż tymol przeciwko pasożytowi Leishmania infant umchagasi [134]. Acetylację tymolu uznano za skuteczną także w leczeniu infekcji żołądkowo-jelitowej małych przeżuwaczy ze względu na zmniejszoną toksyczność estru w porównaniu do związku macierzystego, mimo że octan tymolu był w rzeczywistości mniej skuteczny niż badania in vitro z tymolem [135].

Pochodne akrylanowe tymolu zsyntetyzowano w wieloetapowym procesie (Schemat 12) [136].

Przeprowadzono estryfikację tymolu kwasem akrylowym w obecności DCC i katalitycznej ilości DMAP w DCM. Otrzymany produkt poddano reakcji z nitro-podstawionym benzaldehydem w suchym acetonitrylu, z katalizatorem nukleofilowym 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanem (DABCO). Reakcje przebiegały z dobrymi wydajnościami i otrzymano produkt o większej niż tymol aktywności przeciw Leishmania amazonensis [136].

Obiecujące wyniki osiągnięto również dzięki sprzęganiu niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ) z tymolem, aby zapobiec niepożądanym reakcjom na błonę śluzową przewodu pokarmowego, które są typowymi skutkami ubocznymi związanymi z długotrwałym stosowaniem NLPZ [137-140]. Powstawanie owrzodzeń żołądka związanych z terapią NLPZ jest zwykle spowodowane lokalną generacją reaktywnych form tlenu (ROS); tak więc wprowadzenie składników przeciwutleniających do struktury NLPZ może ograniczyć takie niepożądane efekty. W związku z tym produkt estryfikacji tymolu za pomocą indometacyny, etodolaku i kwasu tolfenamowego wykazywał zachowanie aktywności farmakologicznej w stosunku do leku macierzystego i znaczne zmniejszenie wrzodziejących skutków ubocznych odpowiedniego NLPZ [137]. Podobnie, tymol został włączony do leku ketoprofenu (kwas 2-(3-benzoilofenylo)propanowy), poprzez łącznik z kwasu glikolowego (Schemat 13) [139].

Zmodyfikowany ketoprofen wykazywał lepsze działanie przeciwbólowe i przeciwzapalne oraz zmniejszoną toksyczność żołądkowo-jelitową, wykazując tym samym ogromną przewagę w stosowaniu takich proleków w leczeniu przewlekłych zaburzeń zapalnych.

Wykorzystywano koniugację tymolu z diacereiną (1,8-diacetoksy-3-karboksyantrachinon), pochodną antrachinonu stosowaną jako lek przeciwartretyczny, umiarkowany lek przeciwzapalny, przeciwgorączkowy i przeciwbólowy. Wiązanie diacereiny z tymolem poprzez estryfikację DCC poprawia lipofilność i biodostępność leku, zmniejszając jednocześnie działanie drażniące na żołądek i wzmacniając działanie przeciwzapalne [140].

Ze względu na ich już znaną aktywność przeciwutleniającą i hamującą tyrozynazę grzybową, zsyntetyzowano podstawione kwasy benzoesowe i kwasy cynamonowe zawierające ugrupowanie tymolowe w celu odkrycia nowych skutecznych inhibitorów tyrozynazy [141-144]. W tym celu przeprowadzono estryfikację tymolową odpowiednio podstawionymi kwasami benzoesowym lub cynamonowym w obecności TEA (Schemat 14).

Wśród badanych związków, pochodne zawierające 4-hydroksypodstawiony kwas cynamonowy są najbardziej aktywne, wykazując maksymalne powinowactwo wiązania z białkiem receptora [141,144]. Zatem zsyntetyzowane pochodne mogą służyć jako wiodące struktury do opracowania jeszcze skuteczniejszych inhibitorów tyrozynazy.

2-Izopropoksy-1-izopropylo-4-metylobenzen, otrzymany przez eteryfikację tymolu za pomocą 2-chloropropanu w obecności TEA w eterze dietylowym, wykazał zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną w stosunku do tymolu wobec E coli, S. typhimurium, S.aureus, P. aeruginosa i K. pneumonia [132]. Interesujące pochodne tymoloksypropanoloaminy wykazywały silne działanie przeciwbakteryjne na różne bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie, a także dobre hamowanie niektórych enzymów metabolicznych, takich jak ludzkie anhydrazy węglanowe izoenzymy I i I, -glikozydaza i acetylocholinoesteraza [145]. Wzmocnienie aktywności biologicznej tymolu wykryto również w przypadku glikozydów tymolu.

Glikozylacja to wszechstronna metoda, która pozwala poprawić hydrofilowość związków organicznych, poszerzając także ich zastosowania farmakologiczne. Przez lata zsyntetyzowano i przetestowano kilka pochodnych glukozydów tymolowych [146-148]. W szczególności działanie przeciwgrzybicze in vitro 2-izopropylo-5-metylofenylu-4,6-di-O-acetylu-2,3-dideoksy-aD -erytro-heks-2-enepiranozyd(THY-1),2-izopropyl-5-metylofenyl-2,3-dideoksy- -D- erytroheks-2-enepiranozyd (THY-2) i 2-izopropylo-5-metylofenyl-23-dideoksy- -D-erytroheksanopiranozyd (THY-3) (Rysunek 1) został oceniony i większe strefy zahamowania i niższe wartości MIC osiągnięto w stosunku do A. smaków, A.ochraceus i F.oxysporum w porównaniu z tymolem. Tak więc, ze względu na zwiększoną hydrofilowość, obok aktywności biologicznej, glikozydy pochodne tymolu mogą być sugerowane jako środki przeciwgrzybicze w układach pokarmowych [149].

Ostatnio wykorzystano aktywność przeciwutleniającą szeregu heterocyklicznych pochodnych siarczkowych tymolu [150]; zostały przygotowane zgodnie z wieloetapową procedurą (Schemat 15), w której naturalny fenol został najpierw poddany reakcji metylacji węglanem cezu i jodkiem metylu w DMF. Należy zauważyć, że DMC może skutecznie zastąpić CH3I w reakcji metylacji tymolu [151]. Następnie acylacja Friedela-Craftsa zabezpieczonego grupą metylową tymolu chlorkiem chloroacetylu doprowadziła do uzyskania 2-chloro-1-(5-izopropylo-4-metoksy-2-metylofenylo)etanu{ {12}}jeden w 48-procentowej wydajności. Następnie przeprowadzono substytucję nukleofilową Cl-, odpowiednimi heterocyklicznymi aromatycznymi tiolami, w obecności węglanu potasu i jodku potasu w acetonitrylu, w celu uzyskania pożądanych pochodnych tymolu.

Zsyntetyzowane związki wykazały dobrą aktywność przeciwutleniającą, a badania dokowania tyrozynazy wykazały wyższe powinowactwo względem tymolu i związku odniesienia (kwasu kojowego) do miejsca wiązania enzymu. W szczególności pochodne oksadiazolu wykazywały największe powinowactwo wiązania z enzymem ze względu na korzystne oddziaływania wiązania H z resztami aminokwasowymi w miejscu aktywnym [150].

Ostatnio wytworzono nowe pochodne tymolosulfonamidu. Droga syntezy wymaga najpierw syntezy soli diazoniowej z aromatycznej aminy, a następnie elektrofilowego podstawienia na tymolowym pierścieniu aromatycznym w roztworze zasadowym. Pochodna tymolowo-sulfadiazynowa, skoniugowana, jest najbardziej aktywna przeciwbakteryjnie, wykazując działanie hamujące wobec S.aureus i E.faecalis [152]. Otrzymano różnie funkcjonalizowane pochodne tymolu, takie jak analogi paracetamolu na bazie tymolu [153] lub tymol podstawiony arylo-azo [154], a także pochodne N-metylokarbaminianu [155,156], które wykazywały dobre właściwości przeciwutleniające i przeciwdrobnoustrojowe. zajęcia. Pochodna tymolowa 1,3,5-triazyny piperazyny wykazała bardzo interesujące perspektywy terapeutyczne jako lek przeciwko zaburzeniom pamięci i funkcji poznawczych, tj. chorobie Alzheimera i demencji, o dobrych profilach farmaceutycznych i bezpieczeństwa in vitro [157]. Zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną i przeciwgrzybiczą zaobserwowano dla pochodnych tymolu pirydazyny [158] i tymolu pirydyny [159] w odniesieniu do tymolu, podczas gdy 2-(4H-12,4-triazol{{22) Pochodne }}ylo)tioacetamidu tymolu wykazywały obiecujące działanie przeciwnowotworowe [160]. Zasady Mannicha tymolu badano jako inhibitory anhydrazy węglanowej, wykazujące umiarkowaną aktywność [161].

Podstawione tymolem pirazoliny i chalkony zostały przetestowane pod kątem aktywności ludzkiego szczepu pasożyta malarii Plasmodium falciparum [162]. Proponowany szlak syntezy umożliwiający dostęp do takich związków bioaktywnych wymaga najpierw syntezy 3-izopropylo-4-metoksy-6-metylobenzaldehydu. Chalkony otrzymuje się następnie przez kondensację Claisena-Schmidta aldehydu z różnymi acetofenonami w metanolu, z nadmiarem KOH. Reakcja chalkonów opartych na tymolu z azodikarboksylanem diizopropylu (DIAD) w obecności PPh i toluenu dała funkcjonalizowane pirazoliny, pod wpływem napromieniowania MW, z dobrymi wydajnościami (Schemat 16).

Zsyntetyzowane związki wykazały zwiększoną aktywność przeciwmalaryczną w stosunku do tymolu, a w szczególności chalkony THY-4 i THY-5 oraz pirazolina THY-6 wykazywały najwyższą aktywność przeciwko pasożytowi P człowieka malarii. falciparum, będąc znacznie skuteczniejszym niż związek macierzysty [162].

Różne badania wykazały również, że halogenowanie jest skuteczną strategią zwiększania aktywności biologicznej tymolu. Jednak chlorowanie tymolu daje 4-chloroetyl jako główny produkt [163,164], który jest do sześciu razy bardziej aktywny niż tymol przeciwko S.aureus, S. epidermis i innym szczepom C.albicans [163]. Co ciekawsze, bromowanie tymolu w łagodnych warunkach prowadzi do 4-bromotymolu [165-167, który jest bardzo skutecznym przeciwdrobnoustrojowym związkiem aktywnym [168]. W rzeczywistości jego działanie jest do 15 razy silniejsze niż związku macierzystego, przeciwko kilku chorobotwórczym dla ludzi i zwierząt szczepom bakterii i grzybów. Tak więc zrównoważona synteza 4-bromotymolu była przedmiotem kilku badań [167], a także opracowano biokompatybilne metody dostarczania leków w celu zbadania potencjalnego zastosowania tak interesującego związku przeciwdrobnoustrojowego do miejscowych zastosowań w kosmetykach [151].

2.3. Eugenol

Eugenol (4-allil-2-metoksyfenyl) jest głównym składnikiem olejków eterycznych z goździków, ale można go również znaleźć w niewielkich ilościach w cynamonie, pieprzu koniczynowym i innych roślinach. Jest stosowany w perfumeriach ze względu na przyjemny zapach, jako środek aromatyzujący w żywności, jako środek antyseptyczny i dezynfekujący w produktach dentystycznych oraz w wielu innych dziedzinach [169]. Eugenol może być łatwo sfunkcjonalizowany poprzez chemiczną transformację grupy fenolowo-OH (głównie poprzez klasyczne reakcje eteryfikacji i estryfikacji)[170-176], na pierścieniu aromatycznym (poprzez reakcję nitrowania lub tworzenie zasad Mannicha)[{{5 }}], jak również na funkcyjność allilową, poprzez epoksydację [175] (Rysunek 2).

Dzięki swojej wysoce wszechstronnej strukturze, kilka pochodnych eugenolu zostało zsyntetyzowanych do różnych celów biologicznych w ciągu ostatnich dziesięciu lat [181,182]. Ponadto eugenol może być stosowany jako rusztowanie do syntezy biologicznie aktywnych produktów naturalnych [183,184]. Zbadano możliwość wprowadzenia szkieletu eugenolu w złożone struktury, takie jak ftalocyjaniny [185], kompleksy platyny(II) [186] i organiczne polimery przeciwdrobnoustrojowe [187I], uzyskując nowe interesujące biologicznie aktywne gatunki (ryc. 3).

Estry alkilowe i arylowe eugenolu mają obiecujące środki przeciwzapalne w stanach zapalnych skóry [188], przeciwutleniacze [189], a także skuteczne związki przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze [190]. W szczególności do zastosowań kosmetycznych zsyntetyzowano różne eugenolestry o wysokiej aktywności przeciwutleniającej. Wyniki wykazały, że po estryfikacji zwiększona została penetracja skóry związków aktywnych; dlatego pochodne estrowe eugenolu mogą wyjaśniać swoje działanie przeciwutleniające w głębszych warstwach skóry [191]. Pochodne tosylanu eugenolu zsyntetyzowano również w reakcji z różnymi chlorkami sulfonylu w obecności pirydyny. Otrzymane tosylany są skutecznymi inhibitorami Candida albicans [192-194].

Estryfikację eugenolu przeprowadzono również za pomocą aspiryny (kwas acetylosalicylowy, wcześniej aktywowany SOCl, z wytworzeniem odpowiedniego chlorku acylu). Otrzymany ester jest bardzo obiecującym związkiem, mającym mniej efektów toksycznych niż aspiryna i eugenol [195] i wykazujący ciekawe efekty terapeutyczne [196-198]. W rzeczywistości jest to lek przeciwzapalny i przeciwgorączkowy, o silniejszym i dłuższym działaniu niż jego prekursory, co prawdopodobnie wskazuje na efekt synergistyczny między tymi dwoma ugrupowaniami [195]. Co więcej, estryfikacja eugenolu ibuprofenem doprowadziła do powstania proleku o działaniu przeciwzapalnym i zminimalizowanej toksyczności żołądkowo-jelitowej [199].

Epoksydacja eugenolu w pozycji allilowej, po której następuje otwarcie pierścienia różnymi nukleofilami, daje dostęp do szerokiej biblioteki pochodnych eugenolu, które z dobrymi wynikami zostały przetestowane jako inhibitory anhydrazy węglanowej, acetylocholinesterazy i glikozydazy (Schemat 17) [200,201. Pochodne oksypropanoloaminy, otrzymane przez otwarcie pierścienia aminami, wykazywały działanie przeciwbakteryjne na bakterie Gram-ujemne (A. baumani, P. aeruginosa i E. coli) oraz Gram-dodatnie (S.aureus) [202].

Liczne pochodne eugenolu niosące grupy funkcyjne triazolu z powodzeniem uzyskano dzięki podejściu „chemii kliknięć” (Figura 4, Schemat 18). W literaturze istnieje kilka przykładów dotyczących () O-alkilowania eugenolu terminalnymi alkinami, a następnie reakcji z różnymi azydkami benzylu [203-205]; (ii) konwersji eugenolu w epoksyd i otwarcia pierścienia w celu uzyskania odpowiedniego alkilu azydki, a następnie reakcja z różnymi alkinami [206]; (ii) utlenianie hydroborowania w pozycji allilowej eugenolu, a następnie reakcje metylowania i utleniania, w celu uzyskania azydku eugenolu; następnie reakcja z fenyloacetylenem z wytworzeniem triazolu. Co ważne, pierwszy etap tego ostatniego procesu wymaga zabezpieczenia grupy OH poprzez sililowanie, co pozwala na syntezę różnie podstawionych produktów (Schemat 18) [207].

Zsyntetyzowane pochodne triazolu eugenolu wykazywały działanie leiszmanobójcze [205], przeciwprątkowe [207], trypanobójcze [206], przeciwnowotworowe [203] oraz hamujące proteazy [204]. Triazolowe glikozydy eugenolu wykazywały również znaczącą aktywność bakteriobójczą i niską toksyczność wobec normalnych komórek [208].

Szereg hydrazonów eugenolu został ostatnio zsyntetyzowany przez kondensację hydrazydu eugenolu z różnymi aromatycznymi aldehydami lub ketonami (Schemat 19) [209]. Wszystkie otrzymane hydrazony wykazały obiecującą aktywność przeciwgruźliczą, mierzoną testem aktywności przeciwprątkowej in vitro przeciwko M. tuberculosis. Badania dokowania wykazały, że hydrazonowa pochodna eugenolu EUG-5 oddziałuje z resztami aminokwasowymi miejsca aktywnego docelowego enzymu poprzez grupy funkcyjne aminowe i fenylowe.

Dużą uwagę poświęcono ostatnio nowym pochodnym glukozydów eugenolu. Tutaj synteza jest na ogół przeprowadzana poprzez reakcję podstawienia nukleofilowego między grupą fenolową eugenolu i bromkiem -D-tetra-O-acetyloglukopiranozylu [210-212]. Niektóre z otrzymanych pochodnych wykazywały silne działanie przeciwbakteryjne[211] i przeciwgrzybicze, głównie przeciwko różnym gatunkom Candida [210,212,213].