A unified strategy to ent-kauranoid natural products : total syntheses of (–)-maoecrystal Z, (–)-trichorabdal A, and (–)-longikaurin E

The diterpenoid constituents of the Isodon plants have attracted reasearchers interested in both their chemical structures and biological properties for more than a half-century. In recent years, the isolations of new members displaying previously unprecedented ring systems and highly selective biological properties have piqued interest from the synthetic community in this class of natural products.

Reported herein is the first total synthesis of such a recently isolated diterpenoid, (–)-maoecrystal Z. The principal transformations implemented in this synthesis include two highly diastereoselective radical cyclization reactions: a Sm^(II)-mediated reductive cascade cyclization, which forms two rings and establishes four new stereocenters in a single step, and a Ti^(III)-mediated reductive epoxide-acrylate coupling that yields a functionalized spirolactone product, which forms a core bicycle of maoecrystal Z.

The preparation of two additional ent-kauranoid natural products, (–)-trichorabdal A and (–)-longikaurin E, is also described from a derivative of this key spirolactone. These syntheses are additionally enabled by the palladium-mediated oxidative cyclization reaction of a silyl ketene acetal precursor that is used to install the bridgehead all-carbon quaternary stereocenter and bicyclo[3.2.1]octane present in each natural product. These studies have established a synthetic relationship among three architecturally distinct ent-kaurane diterpenoids and have forged a path for the preparation of interesting unnatural ent-kauranoid structural analogs for more thorough biological study.

Studies on the aconitine-type alkaloids in the roots of Aconitum Carmichaeli Debx. by HPLC/ESIMS/MSn

Studies of aconitine-type alkaloids in the Chinese herb Aconitum Carmichaeli were performed by HPLC/ESIMS/MSn and FTICR/ESIMS in positive ion mode. The characteristic fragmentation pathways in the MSn spectra were summarized based on previously published research literature and further study. According to the fragmentation pathways of mass spectrometry, results from the analysis of standard compounds and reports from literature, 111 compounds were identified or deduced in a total of 117 found compounds in A. Carmichaeli. In the 11 monoester-diterpenoid alkaloids (MDA), 10 diesterditerpenoid alkaloids (DDA) and 81 lipo-alkaloids, the novel alkaloids including 1 MDA, 2 DDA and 48 lipo-alkaloids were detected.

Analysis of norditerpenoid alkaloids extracted from Aconitum sinomantanum Nakai by electrospray ionization tandem mass spectrometry

Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) was applied simultaneously in determining norditerpenoid alkaloids from the roots of Aconitum sinomantanum Nakai ( RAS) based on molecular mass information. The tandem mass spectra (ESI-MSn) provided the alkaloidal structural information, through which the existence of these alkaloids was further confirmed. Accordingly, six known norditerpenoid alkaloids were simultaneously determined on the basis of their ESI-MSn spectra. Furthermore, based on the diagnostic fragmentation pathways of alkaloidal MSn, a rapid method for direct detection and characterization of alkaloids from an ethanolic extract of RAS was described.

Detection and characterization of non-covalent complex between lappaconitine and beta-cyclodextrin by electrospray ionization tandem mass spectrometry

The non-covalent complexes between lappaconitine (LA) and beta-cyclodextrin (beta-CD) have been detected and characterized by electrospray ionization combined with ion trap tandem mass spectrometry (ESI-MSn). The experimental results showed that only 1:1 non-covalent complex can be formed in different starting molar ratios of LA to beta-CD. Furthermore, the diagnostic fragmentation of the beta-CD-LA complex, with a significant contribution of covalent fragmentation of LA leaving the N-acetyl anthranoyl (AN) moiety inserted to beta-CD, provided the convincing evidence for the formation of non-covalent complex between LA and beta-CD and the cite of LA molecule included to cavity of beta-CD assigned to AN residue.

Electrospray ionization tandem mass spectrometric study of the aconitines in the roots of aconite

Fragmentation pathways of aconitine-type alkaloids were investigated by electrospray ionization/ion trap multistage tandem mass spectrometry. Low-energy collision-induced dissociation of protonated aconitines follows a dominant first step, the elimination of the C-8-substituent as acetic acid or fatty acid in MS2 spectra. Successive losses of 1-4 CH3OH molecules, 1-3 H2O, CO, benzoic acid, and CH3 or C2H5 (N-substituents) are all fragmentation pathways observed in MS3 and MS4 spectra. By applying knowledge of these fragmentation pathways to the aconitines in the ethanolic extract of aconite roots, all the known aconitines were detected and also 23 unknown aconitine-type alkaloids, in which the lipo-alkaloids containing residues of 15C, 17C and 19C saturated or unsaturated fatty acids were characterized. These odd-carbon-number fatty acid substituents have not been reported previously.

Alkaloids from the Leaves of Daphniphyllum longeracemosum ROSENTH.

Four new Daphniphyllum alkaloids. daphlongamines E-H (1-4, resp.), along with 19 known alkaloids, were isolated front the leaves of Daphniphyllum longeracemosum. Their structures were characterized by spectroscopic methods, especially 2D-NMR techniques. It is noteworthy that aconitine- and veatchine-type diterpenoid alkaloids were also isolated from this species.

Skeleton-rearranged pentacyclic diterpenoids possessing a cyclobutane ring from Euphorbia wallichii

Two novel rearranged trachylobane diterpenoids, designated as wallichanol A (2) and wallichanol B (3), consisting of an unprecedented pentacyclic skeleton named wallichane with a cyclobutane ring, and a new ent-trachylobane diterpenoid, 3-oxo-ent-trachyloban-17-oic acid (1), were isolated from the roots of Euphorbia wallichii. Their structures were elucidated by comprehensive analysis of 2D-NMR spectroscopic data, with the stereochemistry of 1 confirmed by X-ray crystallographic study. All of these compounds potently block osteoclastogenesis in vitro, suggesting a potential therapeutic application in prevention of osteoporosis.

Induction of the inflammatory regulator A20 by gibberellic acid in airway epithelial cells

BACKGROUND AND PURPOSE: NF-κB-driven inflammation is negatively regulated by the zinc finger protein A20. Gibberellic acid (GA3 ) is a plant-derived diterpenoid with documented anti-inflammatory activity, which is reported to induce A20-like zinc finger proteins in plants. Here, we sought to investigate the anti-inflammatory effect of GA3 in airway epithelial cells and determine if the anti-inflammatory action relates to A20 induction.

EXPERIMENTAL APPROACH: Primary nasal epithelial cells and a human bronchial epithelial cell line (16HBE14o-) were used. Cells were pre-incubated with GA3 , stimulated with Pseudomonas aeruginosa LPS; IL-6 and IL-8 release, A20, NF-κB and IκBα expression were then evaluated. To determine if any observed anti-inflammatory effect occurred via an A20-dependent mechanism, A20 was silenced using siRNA.

KEY RESULTS: Cells pre-incubated with GA3 had significantly increased levels of A20 mRNA (4 h) and protein (24 h), resulting in a significant reduction in IL-6 and IL-8 release. This effect was mediated via reduced IκBα degradation and reduced NF-κB (p65) expression. Furthermore, the anti-inflammatory action of GA3 was abolished in A20-silenced cells.

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: We showed that A20 induction by GA3 attenuates inflammation in airway epithelial cells, at least in part through its effect on NF-κB and IκBα. GA3 or gibberellin-derived derivatives could potentially be developed into anti-inflammatory drugs for the treatment of chronic inflammatory diseases associated with A20 dysfunction.

Relação do aroma e da espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos

Os espumantes produzidos segundo o método Champanhês são obtidos após uma segunda fermentação em garrafa. Quando o vinho é vertido no copo, o CO2 produzido é libertado, sendo a espuma formada o resultado da sua interacção com os constituintes do vinho. A quantidade e a estabilidade da espuma do vinho espumante estão relacionadas com a sua composição química. Para além da espuma, o aroma é também um parâmetro importante de qualidade na apreciação geral de um vinho espumante. O aroma de um vinho espumante provém do contributo das uvas assim como do processo fermentativo. Dependendo do estado de maturação da uva, o contributo dos compostos voláteis para o aroma é diferente. Em virtude da vindima para os vinhos espumantes ser realizada antes da vindima para os vinhos maduros, dependendo da variedade, as uvas poderão não ser colhidas na expressão máxima do seu aroma, podendo verificar-se uma perda significativa do seu potencial varietal volátil. O objectivo desta dissertação é relacionar o aroma e a espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos. Para isso, foi estudada a composição volátil das duas castas principais da Bairrada, a casta branca Fernão-Pires (FP) e a casta tinta Baga (BG), sendo estas duas das castas usadas para a produção de espumante. Para estudar a composição volátil das uvas durante a maturação, com vista a avaliar este efeito na expressão máxima de compostos voláteis, foi optimizada para este propósito a metodologia de microextracção em fase sólida em espaço de cabeça (HS-SPME). As uvas foram colhidas semanalmente, em duas vinhas, do pintor à pós-maturidade sendo posteriormente analisadas pela metodologia de HS-SPME seguida de cromatografia de gás acoplada à espectrometria de massa com quadrupolo (GC–qMS). No caso das uvas BG, observou-se um aumento acentuado na expressão máxima de compostos voláteis próximo da maturidade da uva determinada pelo teor em açúcar e acidez titulável, mantendo-se constante durante a pós-maturidade. Na determinação do perfil volátil das uvas ao longo da maturação foram identificados 66 compostos varietais nas uvas provenientes de uma vinha (Pedralvites) e 45 da outra vinha (Colégio). Em ambas as vinhas foram identificados 23 sesquiterpenóides, 13 monoterpenóides, 6 norisoprenóides, 2 álcoois aromáticos e 1 diterpenóide. Os sesquiterpenóides, devido à sua abundância em número e em área cromatográfica, podem ser considerados marcadores da casta BG. As uvas FP apresentaram um comportamento diferente do das uvas BG, sendo a expressão máxima de compostos voláteis expressa durante um curto período de tempo (1 semana), que coincide com a maturidade da uva. Depois de atingido este pico, observa-se uma diminuição drástica logo na semana seguinte. Este comportamento foi observado em ambas as vinhas, onde foram identificados 20 compostos voláteis varietais e 5 pré-fermentativos (álcoois e aldeídos em C6). Estes resultados mostram que quando estas castas são colhidas precocemente (1 semana antes da maturidade) para a produção de espumante, é observada uma redução significativa do potencial volátil que é expresso na maturidade. Para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes foi optimizada uma metodologia de microextracção que permite usar uma maior quantidade de fase estacionária, a extracção sorptiva em barra de agitação (SBSE). O método foi optimizado usando 10 padrões de compostos voláteis representativos das principais famílias químicas presentes no vinho, nomeadamente, ésteres, monoterpenóides, sesquiterpenóides, norisoprenóides em C13 e álcoois. O método proposto apresenta uma boa linearidade (r2 > 0,982) e a reprodutibilidade varia entre 8,9 e 17,8%. Os limites de detecção para a maioria dos compostos é bastante baixo, entre 0,05 e 9,09 μg L-1. O método foi aplicado para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes. Dentro dos vinhos espumantes analisados, foi estudada a influência da casta, do tipo de solo e do estado de maturação das uvas na sua composição volátil. A casta FP pode dar origem a vinhos com maior potencial de aroma do que a casta BG. Relativamente à avaliação dos diferentes estados de maturação, verificou-se que as uvas da maturidade e as da colheita tardia (uma semana depois da maturidade) deram origem aos vinhos com maior quantidade de compostos voláteis. Para os três tipos de solo estudados (arenoso, argiloso e argilo-calcário), o vinho obtido a partir de uvas colhidas no solo argilo-calcário foi o que mostrou a maior concentração de compostos voláteis varietais. A espuma destes vinhos espumantes foi também avaliada quanto à sua quantidade máxima (HM) e tempo de estabilidade (TS). O vinho espumante que apresentou um maior TS foi o vinho produzido a partir da casta FP proveniente de uma colheita tardia e solo argiloso. Os vinhos provenientes dos solos arenosos e argilo-calcários são os que apresentaram valores mais baixos de TS. Com vista a avaliar quais os conjuntos de moléculas do vinho que estão relacionados com as propriedades da espuma e possíveis sinergismos entre eles, para cada vinho espumante foi separada a fracção hidrofóbica de baixo peso molecular (MeLMW), a fracção de elevado peso molecular (HMW) e duas fracções de peso molecular intermédio (AqIMW e MeIMW). As propriedades da espuma dos vinhos modelo, reconstituídos com estas fracções e suas misturas, foram avaliadas. A combinação da fracção HMW com a MeLMW aumentou o TS 2,7 vezes quando comparado com o observado para a fracção HMW isoladamente, produzindo um efeito sinergético. Este aumento do TS ainda foi maior quando se combinou a fracção HMW com as subfracções obtidas a partir da fracção MeLMW, principalmente para as fracções menos apolares. A subfracção hidrofóbica menos apolar foi caracterizada por espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS/MS) tendo sido identificada uma série de oligómeros de polietileno glicol e um potencial composto tensioactivo, o 8-hidroxi-tridecanoato de dietilenoglicolglicerilacetato. A fracção MeLMW foi também isolada da espuma do vinho espumante e caracterizada por ESI-MS/MS, permitindo identificar vários compostos potenciais tensioactivos, nomeadamente, dois monoacilgliceróis e quatro derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol. Estes resultados confirmam que estes compostos relacionados com a estabilidade da espuma existem em maior número na espuma do que no vinho. O vinho foi ainda fraccionado em 12 grupos de moléculas: 3 fracções de manoproteínas, 3 de arabinogalactanas, 3 de misturas de polissacarídeos, proteínas e compostos fenólicos e 3 fracções de peso molecular intermédio e baixo, compostas por uma mistura de hidratos de carbono, peptídeos e compostos fenólicos. Foram usados vinhos modelo reconstituídos com cada uma das fracções isoladas na concentração em que estas se encontraram no vinho. Foram também efectuados ensaios com soluções modelo dez vezes mais concentradas e com misturas de algumas das fracções. Todas as soluções formadas foram avaliadas quanto às propriedades da espuma. O aumento da concentração para dez vezes faz com que a solução contendo a fracção rica em manoproteínas (MP1) aumente para mais do dobro a HM e 7,4 vezes mais o TS. A combinação entre a fracção MP1 e a MeLMW produziu um aumento significativo nos parâmetros de HM e TS. A combinação da fracção HMW (manoproteínas com baixo teor em proteína) com a MeLMW (tensioactivos derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol) contém os compostos chave de um vinho espumante para se obter uma maior quantidade e estabilidade da espuma.

Production of bioactive diterpenoids in the Euphorbiaceae depends on evolutionarily conserved gene clusters

The Euphorbiaceae produce a diverse range of diterpenoids, many of which have pharmacological activities. These diterpenoids include ingenol mebutate, which is licensed for the treatment of a precancerous skin condition (actinic keratosis), and phorbol derivatives such as resiniferatoxin and prostratin, which are undergoing investigation for the treatment of severe pain and HIV, respectively. Despite the interest in these diterpenoids, their biosynthesis is poorly understood at present, with the only characterized step being the conversion of geranylgeranyl pyrophosphate into casbene. Here, we report a physical cluster of diterpenoid biosynthetic genes from castor (Ricinus communis), including casbene synthases and cytochrome P450s from the CYP726A subfamily. CYP726A14, CYP726A17, and CYP726A18 were able to catalyze 5-oxidation of casbene, a conserved oxidation step in the biosynthesis of this family of medicinally important diterpenoids. CYP726A16 catalyzed 7,8-epoxidation of 5-keto-casbene and CYP726A15 catalyzed 5-oxidation of neocembrene. Evidence of similar gene clustering was also found in two other Euphorbiaceae, including Euphorbia peplus, the source organism of ingenol mebutate. These results demonstrate conservation of gene clusters at the higher taxonomic level of the plant family and that this phenomenon could prove useful in further elucidating diterpenoid biosynthetic pathways.

Chrysobalanaceae: Secondary metabolites, ethnopharmacology and pharmacological potential

Many Chrysobalanaceae species, in special Licania and Parinari, are widely used in folk medicine to treat several diseases. This review describes some aspects of their ethnopharmacology potential, biological activities and the secondary metabolites reported so far for Chrysobalanaceae. The chemical constituents of this family include triterpenoids, diterpenoids, steroids and phenylpropanoids like flavonoids as well as chromones derivatives. © 2012 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Structure and absolute configuration of diterpenoids from hymenaea stigonocarpa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Antimicrobial and antileishmanial activities of diterpenoids isolated from the roots of salvia deserta

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diterpenos tetranorlabdanos e isocumarinas produzidos por Botryosphaeria parva, um fungo endofítico em Eugenia jambolana Lam. (Myrtaceae)

Pós-graduação em Química - IQ

Hydrous and anhydrous pyrolysis of DSDP Leg 75 kerogens

The aliphatic hydrocarbon distributions obtained from the natural bitumens of three Leg 75 sediments were compared using computerised gas chromatography-mass spectrometry (C-GC-MS). The kerogens isolated from these sediments were heated in sealed tubes at 330°C using the techniques of hydrous (i.e. heating kerogen in the presence of water) and anhydrous pyrolysis (i.e. heating dry kerogen alone). These experiments were then repeated at a lower temperature (280°C). At 330°C, under anhydrous conditions, considerable destruction of biomarkers in the ancient kerogens (i.e. pre-Tertiary) occurred, whereas with water present significant amounts of hopanes were obtained. However, with more recent kerogens (which contain larger amounts of chemically bound water), both anhydrous and hydrous pyrolysis gave a similar suite of biological markers, in which long chain acyclic isoprenoids (C40) are significant components. Lowering the temperature of pyrolysis to 280°C yielded biological markers under both hydrous and anhydrous conditions for all kerogens. n-Alkenes were not detected in any of the pyrolysates; however, a single unknown triterpene was discovered in several of the hydrous and anhydrous pyrolysates. The results tentatively indicate that the chief value to petroleum research of kerogen hydrous pyrolysis lies in its ability to increase the yield of pyrolysate. High temperature hydrous pyrolysis (280-330°C), under high pressure (2000 psi), does not appear to mimic natural conditions of oil generation. However, this study does not take into account whole rock pyrolysis.