New destruxins from the marine-derived fungus Beauveria felina

Chemical investigation of the cytotoxic and anti-tuberculosis active butanone extract obtained from the growth media of the marine-derived fungus Beauveria felina led to the isolation of two new destruxins, [β-MePro] destruxin E chlorohydrin (1) and pseudodestruxin C (3), along with five known cyclic depsipeptides. The structures of the new destruxin derivatives were established by analysis of spectroscopic data, while the absolute configuration of the common amino acid residues was established by Marfey's analysis. The absolute configuration of the 2(A),4(5)-5-chloro-2,4-dihydroxypentanoic acid residue in 1 could be established by application of a J-based configuration method followed by derivatization with R-MPA-Cl and NMR analysis. © Japan Antibiotics Research Association.

On the existence of ordered phases of encapsulated diamondoids into carbon nanotubes

We have investigated some diamondoids encapsulation into single walled carbon nanotubes (with diameters ranging from1.0 up to 2.2 nm) using fully atomistic molecular dynamics simulations. Diamondoids are the smallest hydrogen-terminated nanosized diamond-like molecules. Diamondois have been investigated for a large class of applications, ranging from oil industry to pharmaceuticals. Molecular ordered phases were observed for the encapsulation of adamantane, diamantane, and dihydroxy diamantanes. Chiral ordered phases, such as; double, triple, 4- and 5-stranded helices were also observed for those diamondoids. Our results also indicate that the modification of diamondoids through chemical functionalization with hydroxyl groups can lead to an enhancement of the molecular packing inside the carbon nanotubes in comparison to non-functionalized molecules. For larger diamondoids (such as, adamantane tetramers), we have not observed long-range ordering, but only a tendency of incomplete helical structural formation. © 2012 Materials Research Society.

Experimental NMR and MS study of benzoylguanidines. Investigation of E/Z isomerism

Molecules containing the guanidinic nuclei possess several pharmacological applications, and knowing the preferred isomers of a potential drug is important to understand the way it operates pharmacologically. Benzoylguanidines were synthesized in satisfactory to good yields and characterized by NMR, Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS) and Fourrier Transform InfraRed Spectroscopy techniques (FTIR). E/Z isomerism of the guanidines was studied and confirmed by NMR analysis in solution (1H-13C Heteronuclear Single Quantum Coherence (HSQC) and Heteronuclear Multiple-Bond Correlation (HMBC), 1H-15N HMBC, 1H- 1H Correlation Spectroscopy (COSY) and Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (NOESY) experiments) at low temperatures. Compounds with p-Cl and p-Br aniline moiety exist mainly as Z isomer with a small proportion of E isomer, whereas compounds with p-NO2 moiety showed a decrease in proportion of isomer Z. The results are important for the application of these molecules as enzymatic inhibitors. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Potencialidades biológicas e aspectos estruturais de compostos contendo paládio(II) e isonicotinamida

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo das lignanas de Peperomia blanda (Piperaceae): abordagem de aspectos estruturais, metabólitos e biossintéticos

Pós-graduação em Química - IQ

Novos complexos de 'PD'(II): síntese, caracterização e efeito dos ligantes na citotoxicidade e interação com DNA

Pós-graduação em Química - IQ

Bioprospecção do fungo endofítico Hypoxylon investiens associado à alga marinha Asparagopsis taxiformis: potencial antifúngico, anticolinesterásico e antitumoral

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

I. Development of the In Situ Reductive Ozonolysis of Alkenes with Tertiary Amine N-Oxides. II. Progress toward the Asymmetric Synthesis of Peroxyplakoric Acid A3.

Ozone, first discovered in the mid 1800’s, is a triatomic allotrope of oxygen that is a powerful oxidant. For over a century, research has been conducted into the synthetic application and mechanism of reactions of ozone with organic compounds. One of the major areas of interest has been the ozonolysis of alkenes. The production of carbonyl compounds is the most common synthetic application of ozonolysis. The generally accepted mechanism developed by Rudolf Criegee for this reaction involves the 1,3-electrocyclic addition of ozone to the π bond of the alkene to form a 1,2,3-trioxolane or primary ozonide. The primary ozonide is unstable at temperatures above -100 °C and undergoes cycloreversion to produce the carbonyl oxide and carbonyl intermediates. These intermediates then recombine in another 1,3-electrocyclic addition step to form the 1,2,4-trioxolane or final ozonide. While the final ozonide is often isolable, most synthetic applications of ozonolysis require a subsequent reductive or oxidative step to form the desired carbonyl compound. During investigations into the nucleophilic trapping of the reactive carbonyl oxide, it was discovered that when amines were used as additives, an increased amount of reaction time was required in order to consume all of the starting material. Surprisingly, significant amounts of aldehydes and a suppression of ozonide formation also occurred which led to the discovery that amine N-oxides formed by the ozonation of the amine additives in the reaction were intercepting the carbonyl oxide. From the observed production of aldehydes, our proposed mechanism for the in situ reductive ozonolysis reaction with amine N-oxides involves the nucleophilic trapping of the carbonyl oxide intermediate to produce a zwitterionic adduct that fragments into 1O2, amine and the carbonyl thereby avoiding the formation of peroxidic intermediates. With the successful total syntheses of peroxyacarnoates A and D by Dr. Chunping Xu, the asymmetric total synthesis of peroxyplakorate A3 was investigated. The peroxyplakoric acids are cyclic peroxide natural products isolated from the Plakortis species of marine sponge that have been found to exhibit activity against malaria, cancer and fungi. Even though the peroxyplakorates differ from the peroxyacarnoates in the polyunsaturated tail and the head group, the lessons learned from the syntheses of the peroxyacarnoates have proven to be valuable in the asymmetric synthesis of peroxyplakorate A3. The challenges for the asymmetric synthesis of peroxyplakorate A3 include the stereospecific formation of the 3-methoxy-1,2-dioxane core with a propionate head group and the introduction of oxidation sensitive dienyl tail in the presence of a reduction sensitive 1,2-dioxane core. It was found that the stereochemistry of two of the chiral centers could be controlled by an anti-aldol reaction of a chiral propionate followed by the stereospecific intramolecular cyclization of a hydroperoxyacetal. The regioselective ozonolysis of a 1,2-disubstituted alkene in the presence of a terminal alkyne forms the required hydroperoxyacetal as a mixture of diastereomers. Finally, the dienyl tail is introduced by a hydrometallation/iodination of the alkyne to produce a vinyl iodide followed by a palladium catalyzed coupling reaction. While the coupling reaction was unsuccessful in these attempts, it is still believed that the intramolecular cyclization to introduce the 1,2-dioxane core could prove to be a general solution to many other cyclic peroxides natural products.

Rhodium-Catalyzed Hydroboration: Directed Asymmetric Desymmetrization

Rhodium-catalyzed asymmetric hydroboration in conjunction with directing groups can be used control relative and absolute stereochemistry. Hydroboration has the potential to create new C–C, C–O, and C–N bonds from an intermediate C–B bond with retention of stereochemistry. Desymmetrization resulting in the loss of one or more symmetry elements can give rise to molecular chirality, i.e., the conversion of a prochiral molecule to one that is chiral. Unsaturated amides and esters hold the potential for two-point binding to the rhodium catalyst and have been shown to direct the regiochemistry and impact stereochemistry in asymmetric hydroborations of acyclic β,γ-unsaturated substrates. In the present study, the pendant amide functionality directs the hydroboration cis in the cyclic substrates studied; the corresponding ester substrates do so to a lesser extent. The enantioselectivity is determined by regioselective addition to the re or si site of the rhodium-complexed alkene. The effect of catalyst, ligand and borane on the observed diastereoselectivity and enantioselectivity for a variety of cyclopentenyl ester and amide substrates is discussed.

Meroterpenes from Peperomia oreophila Hensch and Peperomia arifolia Miq.

One new meroterpene, 4-[(2'E)-3',7'-dimethylocta-2',6'-dien-1'-yl]-5-methyl-2-(3 ''-methylbut-2 ''-enyl)-benzene-1,3-diol, together with eight known compounds, was isolated from the MeOH extract from the leaves of Peperomia oreophila Hesch. The prenylated phenol was also isolated as main compound from the CH2Cl2:MeOH extract from leaves of Peperomia arifolia Miq. The structures of the substances were established on the basis of the spectral evidences and supported by literature data.

Sesquiterpene Lactones with Anti-Hepatitis C Virus Activity Using Molecular Descriptors

Hepatitis C is a worldwide public health problem. The available therapies are limited by their partial effectiveness and with meaningful side-effects. Sesquiterpene lactones (SLs) are a group of natural products with a wide variety of chemical structures and biological activities associated. There are few studies about the influence of the molecular structure of SLs for the anti-hepatitis C virus activity. In the present work, SLs are investigated in a subgenomic RNA replicon assay system and were analyzed using multiple linear regression along with self-organizing maps with DRAGON descriptors in order to identify the structural requirements for their biological activity and to predict the inhibitory potency of SLs. Characteristics such as stereochemistry and electronic effects demonstrated to be important for their anti-HCV activity, and the SOM produced a clear separation betwenn active and inactive compounds. Therefore, it is possible to use this map as a filter for virtual screening to predict the anti-HCV activity of SLs.

VCD to determine absolute configuration of natural product molecules: secolignans from Peperomia blanda

The absolute configuration and solution-state conformers of three peperomin-type secolignans isolated from Peperomia blanda (Piperaceae) are unambiguously determined by using vibrational circular dichroism (VCD) spectroscopy associated with density functional theory (DFT) calculations. Advantages of VCD over the electronic form of CD for the analysis of diastereomers are also discussed. This work extends our growing knowledge about secondary metabolites within the Piperaceae family species while providing a definitive and straightforward method to assess the absolute stereochemistry of secolignans.

ASPECTOS ESTRUTURAIS DE ALGUMAS NEOLIGNANAS HIDROBENZOFURÂNICAS

STRUCTURAL ASPECTS OF SOME HYDROBENZOFURAN NEOLIGNANS. The neolignans are defined as dimers of allylphenol and propenylphenol between itself or crossed, whose bond does not occur by the 8-8' carbons like lignans. This review centered on stereochemical aspects of the hydrobenzofuran type, a widespread skeleton among neolignans. The chemical structures established based on spectrometric data are registered in the literature. The absolute configurations reported previously were determined by chiroptical techniques. Some chemical transformations with neolignans, performed in previous studies, afforded products which are accumulated in other vegetal species and contributed to assign the unknown stereochemistry of these natural compounds. Possible biosynthetic pathways are also proposed.

Aspectos estruturais de algumas neolignanas hidrobenzofurânicas

The neolignans are defined as dimers of allylphenol and propenylphenol between itself or crossed, whose bond does not occur by the 8-8' carbons like lignans. This review centered on stereochemical aspects of the hydrobenzofuran type, a widespread skeleton among neolignans. The chemical structures established based on spectrometric data are registered in the literature. The absolute configurations reported previously were determined by chiroptical techniques. Some chemical transformations with neolignans, performed in previous studies, afforded products which are accumulated in other vegetal species and contributed to assign the unknown stereochemistry of these natural compounds. Possible biosynthetic pathways are also proposed.

Caratterizzazione del legame di molecole di interesse farmaceutico alla sieroalbumina umana mediante biocromatografia e dicroismo circolare

Negli ultimi anni, un crescente numero di studiosi ha focalizzato la propria attenzione sullo sviluppo di strategie che permettessero di caratterizzare le proprietà ADMET dei farmaci in via di sviluppo, il più rapidamente possibile. Questa tendenza origina dalla consapevolezza che circa la metà dei farmaci in via di sviluppo non viene commercializzato perché ha carenze nelle caratteristiche ADME, e che almeno la metà delle molecole che riescono ad essere commercializzate, hanno comunque qualche problema tossicologico o ADME [1]. Infatti, poco importa quanto una molecola possa essere attiva o specifica: perché possa diventare farmaco è necessario che venga ben assorbita, distribuita nell’organismo, metabolizzata non troppo rapidamente, ne troppo lentamente e completamente eliminata. Inoltre la molecola e i suoi metaboliti non dovrebbero essere tossici per l’organismo. Quindi è chiaro come una rapida determinazione dei parametri ADMET in fasi precoci dello sviluppo del farmaco, consenta di risparmiare tempo e denaro, permettendo di selezionare da subito i composti più promettenti e di lasciar perdere quelli con caratteristiche negative. Questa tesi si colloca in questo contesto, e mostra l’applicazione di una tecnica semplice, la biocromatografia, per caratterizzare rapidamente il legame di librerie di composti alla sieroalbumina umana (HSA). Inoltre mostra l’utilizzo di un’altra tecnica indipendente, il dicroismo circolare, che permette di studiare gli stessi sistemi farmaco-proteina, in soluzione, dando informazioni supplementari riguardo alla stereochimica del processo di legame. La HSA è la proteina più abbondante presente nel sangue. Questa proteina funziona da carrier per un gran numero di molecole, sia endogene, come ad esempio bilirubina, tiroxina, ormoni steroidei, acidi grassi, che xenobiotici. Inoltre aumenta la solubilità di molecole lipofile poco solubili in ambiente acquoso, come ad esempio i tassani. Il legame alla HSA è generalmente stereoselettivo e ad avviene a livello di siti di legame ad alta affinità. Inoltre è ben noto che la competizione tra farmaci o tra un farmaco e metaboliti endogeni, possa variare in maniera significativa la loro frazione libera, modificandone l’attività e la tossicità. Per queste sue proprietà la HSA può influenzare sia le proprietà farmacocinetiche che farmacodinamiche dei farmaci. Non è inusuale che un intero progetto di sviluppo di un farmaco possa venire abbandonato a causa di un’affinità troppo elevata alla HSA, o a un tempo di emivita troppo corto, o a una scarsa distribuzione dovuta ad un debole legame alla HSA. Dal punto di vista farmacocinetico, quindi, la HSA è la proteina di trasporto del plasma più importante. Un gran numero di pubblicazioni dimostra l’affidabilità della tecnica biocromatografica nello studio dei fenomeni di bioriconoscimento tra proteine e piccole molecole [2-6]. Il mio lavoro si è focalizzato principalmente sull’uso della biocromatografia come metodo per valutare le caratteristiche di legame di alcune serie di composti di interesse farmaceutico alla HSA, e sul miglioramento di tale tecnica. Per ottenere una miglior comprensione dei meccanismi di legame delle molecole studiate, gli stessi sistemi farmaco-HSA sono stati studiati anche con il dicroismo circolare (CD). Inizialmente, la HSA è stata immobilizzata su una colonna di silice epossidica impaccata 50 x 4.6 mm di diametro interno, utilizzando una procedura precedentemente riportata in letteratura [7], con alcune piccole modifiche. In breve, l’immobilizzazione è stata effettuata ponendo a ricircolo, attraverso una colonna precedentemente impaccata, una soluzione di HSA in determinate condizioni di pH e forza ionica. La colonna è stata quindi caratterizzata per quanto riguarda la quantità di proteina correttamente immobilizzata, attraverso l’analisi frontale di L-triptofano [8]. Di seguito, sono stati iniettati in colonna alcune soluzioni raceme di molecole note legare la HSA in maniera enantioselettiva, per controllare che la procedura di immobilizzazione non avesse modificato le proprietà di legame della proteina. Dopo essere stata caratterizzata, la colonna è stata utilizzata per determinare la percentuale di legame di una piccola serie di inibitori della proteasi HIV (IPs), e per individuarne il sito(i) di legame. La percentuale di legame è stata calcolata attraverso il fattore di capacità (k) dei campioni. Questo parametro in fase acquosa è stato estrapolato linearmente dal grafico log k contro la percentuale (v/v) di 1-propanolo presente nella fase mobile. Solamente per due dei cinque composti analizzati è stato possibile misurare direttamente il valore di k in assenza di solvente organico. Tutti gli IPs analizzati hanno mostrato un’elevata percentuale di legame alla HSA: in particolare, il valore per ritonavir, lopinavir e saquinavir è risultato maggiore del 95%. Questi risultati sono in accordo con dati presenti in letteratura, ottenuti attraverso il biosensore ottico [9]. Inoltre, questi risultati sono coerenti con la significativa riduzione di attività inibitoria di questi composti osservata in presenza di HSA. Questa riduzione sembra essere maggiore per i composti che legano maggiormente la proteina [10]. Successivamente sono stati eseguiti degli studi di competizione tramite cromatografia zonale. Questo metodo prevede di utilizzare una soluzione a concentrazione nota di un competitore come fase mobile, mentre piccole quantità di analita vengono iniettate nella colonna funzionalizzata con HSA. I competitori sono stati selezionati in base al loro legame selettivo ad uno dei principali siti di legame sulla proteina. In particolare, sono stati utilizzati salicilato di sodio, ibuprofene e valproato di sodio come marker dei siti I, II e sito della bilirubina, rispettivamente. Questi studi hanno mostrato un legame indipendente dei PIs ai siti I e II, mentre è stata osservata una debole anticooperatività per il sito della bilirubina. Lo stesso sistema farmaco-proteina è stato infine investigato in soluzione attraverso l’uso del dicroismo circolare. In particolare, è stato monitorata la variazione del segnale CD indotto di un complesso equimolare [HSA]/[bilirubina], a seguito dell’aggiunta di aliquote di ritonavir, scelto come rappresentante della serie. I risultati confermano la lieve anticooperatività per il sito della bilirubina osservato precedentemente negli studi biocromatografici. Successivamente, lo stesso protocollo descritto precedentemente è stato applicato a una colonna di silice epossidica monolitica 50 x 4.6 mm, per valutare l’affidabilità del supporto monolitico per applicazioni biocromatografiche. Il supporto monolitico monolitico ha mostrato buone caratteristiche cromatografiche in termini di contropressione, efficienza e stabilità, oltre che affidabilità nella determinazione dei parametri di legame alla HSA. Questa colonna è stata utilizzata per la determinazione della percentuale di legame alla HSA di una serie di poliamminochinoni sviluppati nell’ambito di una ricerca sulla malattia di Alzheimer. Tutti i composti hanno mostrato una percentuale di legame superiore al 95%. Inoltre, è stata osservata una correlazione tra percentuale di legame è caratteristiche della catena laterale (lunghezza e numero di gruppi amminici). Successivamente sono stati effettuati studi di competizione dei composti in esame tramite il dicroismo circolare in cui è stato evidenziato un effetto anticooperativo dei poliamminochinoni ai siti I e II, mentre rispetto al sito della bilirubina il legame si è dimostrato indipendente. Le conoscenze acquisite con il supporto monolitico precedentemente descritto, sono state applicate a una colonna di silice epossidica più corta (10 x 4.6 mm). Il metodo di determinazione della percentuale di legame utilizzato negli studi precedenti si basa su dati ottenuti con più esperimenti, quindi è necessario molto tempo prima di ottenere il dato finale. L’uso di una colonna più corta permette di ridurre i tempi di ritenzione degli analiti, per cui la determinazione della percentuale di legame alla HSA diventa molto più rapida. Si passa quindi da una analisi a medio rendimento a una analisi di screening ad alto rendimento (highthroughput- screening, HTS). Inoltre, la riduzione dei tempi di analisi, permette di evitare l’uso di soventi organici nella fase mobile. Dopo aver caratterizzato la colonna da 10 mm con lo stesso metodo precedentemente descritto per le altre colonne, sono stati iniettati una serie di standard variando il flusso della fase mobile, per valutare la possibilità di utilizzare flussi elevati. La colonna è stata quindi impiegata per stimare la percentuale di legame di una serie di molecole con differenti caratteristiche chimiche. Successivamente è stata valutata la possibilità di utilizzare una colonna così corta, anche per studi di competizione, ed è stata indagato il legame di una serie di composti al sito I. Infine è stata effettuata una valutazione della stabilità della colonna in seguito ad un uso estensivo. L’uso di supporti cromatografici funzionalizzati con albumine di diversa origine (ratto, cane, guinea pig, hamster, topo, coniglio), può essere proposto come applicazione futura di queste colonne HTS. Infatti, la possibilità di ottenere informazioni del legame dei farmaci in via di sviluppo alle diverse albumine, permetterebbe un migliore paragone tra i dati ottenuti tramite esperimenti in vitro e i dati ottenuti con esperimenti sull’animale, facilitando la successiva estrapolazione all’uomo, con la velocità di un metodo HTS. Inoltre, verrebbe ridotto anche il numero di animali utilizzati nelle sperimentazioni. Alcuni lavori presenti in letteratura dimostrano l’affidabilita di colonne funzionalizzate con albumine di diversa origine [11-13]: l’utilizzo di colonne più corte potrebbe aumentarne le applicazioni.