"Metabolitos secundarios de plantas endémicas de la región y derivados semisintéticos como fuente de compuestos bioactivos"

Abstract

El interés en contribuir al descubrimiento de nuevas moléculas bioactivas a partir de especies vegetales endémicas, implicó dos cursos de acción. Por un lado, condujo a la síntesis de 23 derivados triterpénicos obtenidos a partir de lupeol (1), aislado de la especie vegetal Chuquiraga erinacea. Teniendo en cuenta el importante contenido de 1 en dicha especie vegetal, y que este triterpeno presenta un grupo isopropenilo en el anillo E, cuyas modificaciones químicas son las menos reportadas, resultó interesante la modificación sintética del triterpeno natural. En primer lugar, se llevó a cabo la optimización de la purificación de 1, mediante cromatografía en columna con sílica gel impregnada con AgNO3, a partir de una mezcla de triterpenos monohidroxilados isómeros (F1). Luego, se realizó la oxidación alílica de 1, para obtener el bloque de construcción 5 utilizado, posteriormente, para la síntesis de los derivados triterpénicos. Se propuso la optimización de la reacción de oxidación, mediante la metodología catalítica, a través de la síntesis de un catalizador heterogéneo novedoso, Pd/SeO2/SiO2. Si bien esta metodología dio buenos rendimientos para el monoterpeno α-pineno, utilizado como molécula modelo, para el triterpeno de interés 1, los rendimientos fueron bajos, los tiempos de reacción elevados, y la conversión fue menor que con la metodología tradicional. Teniendo en cuenta estos resultados, y la selectividad del SeO2, utilizado como agente oxidante, el bloque de construcción 5 se obtuvo a través de la oxidación alílica convencional a partir de la mezcla de triterpenos (F1), y posterior purificación en dos etapas, con buenos rendimientos. La acilación de la oxima 12, obtenida por modificación química del carbono carbonílico de 5, dio lugar a cinco aciloximas triterpénicas 13a-13e. Por otro lado, el tratamiento de 5 con diferentes hidrazonas aromáticas, condujo a la obtención de dieciséis azinas triterpénicas 15a-15o. Para todos los derivados obtenidos se evaluó la actividad neuroprotectora. La mayoría de los derivados fueron más activos que el compuesto natural 1. En el caso de las aciloximas, la acilación no resultó ser una estrategia adecuada para la búsqueda de nuevos derivados de lupeol con actividad neuroprotectora, ya que la oxima de partida fue la más activa. Por otro lado, las azinas 15c, 15m y 15n fueron las que presentaron mayor actividad, sugiriendo que la presencia de un grupo fenilo meta o para sustituido por un grupo metoxilo, o de un grupo furano, es fundamental para esta actividad. Por otro lado, se llevó a cabo un ensayo bioguiado sobre la especie vegetal Nicotiana glauca, recolectada en la ciudad de Bahía Blanca, en búsqueda de los metabolitos bioactivos. El extracto etanólico (EE) obtenido a partir de las partes aéreas de la planta indujo apoptosis sobre células musculares normales. Con el fin de encontrar los metabolitos responsables de dicha actividad, se llevó a cabo la partición del EE con solventes de polaridad creciente, la cual dio lugar a tres subextractos: hexánico (SH), clorofórmico (SC) y de acetato de etilo (SAE). Mediante el análisis de la actividad biológica para cada subextracto sobre las células mencionadas, se determinó una mayor inducción de apoptosis ejercida por el SH, seguida por el SC y en menor medida para el SAE. El fraccionamiento bioguiado de los SH y SC, permitió el aislamiento de ácido palmítico (AP) y escopoletina (ESC) respectivamente, como los principales metabolitos responsables de la actividad apoptótica observada para cada subextracto. Teniendo en cuenta la actividad observada sobre las células musculares normales, se llevó a cabo la evaluación del efecto biológico sobre células musculares tumorales de rabdomiosarcoma humano. Cuando estas células fueron tratadas con AP y ESC, se observó una disminución en la viabilidad celular del 73% para AP y 85% para ESC. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se determinó que AP y ESC presentes en la especie vegetal Nicotiana glauca, serían los responsables de la inducción apoptótica observada sobre células musculares normales y patológicas.

With the aim of contributing to the discovery of new bioactive molecules from endemic plant species two courses of action were implied. At the first stage, we improve the synthesis of twenty-three triterpene derivatives obtained from lupeol (1), isolated from the plant species Chuquiraga erinacea. Taking into account its important content of 1, and the isopropenyl group in the E ring of 1, whose chemical modifications are few reported, the synthetic modification of the natural triterpene became interesting. In the first place, 1 purification from a mixture of isomeric monohydroxylated triterpenes (F1) was optimized by column chromatography, with silica gel impregnated with AgNO3. Then, the allylic oxidation of 1 was carried out, to obtain the building block 5 subsequently used for the synthesis of the triterpenic derivatives. Additionally, the optimization of this oxidation reaction was proposed by catalytic methodology, through the synthesis of a novel heterogeneous catalyst, Pd/SeO2/SiO2. Although this methodology allow us to obtain profitable yields for the monoterpene α-pinene, used as a model molecule, we observed that for the triterpene of interest 1, yields and conversion were lower, and reaction times were longer than with the traditional methodology. Taking into account these results, and the selectivity of SeO2, used as oxidizing agent, building block 5 was obtained through conventional allylic oxidation from the triterpene mixture (F1), and subsequent purification in two stages, with profitable yields. The acylation of oxime 12, obtained by chemical modification of the carbonyl carbon of 5, gave rise to five triterpene acyloximes 13a-13e. In addition, the treatment of 5 with different aromatic hydrazones led to obtain sixteen triterpenic azines 15a-15o. For all the derivatives obtained, the neuroprotective activity was evaluated. Most derivatives were more active than natural compound 1. In the case of acyloximes, acylation did not represent an adequate strategy for the search for new lupeol derivatives with neuroprotective activity, since the starting oxime was the most active. On the other hand, azines 15c, 15m and 15n showed the highest activity, suggesting that the presence of a meta or para phenyl group substituted by a methoxyl group or a furan group, is essential for this activity. At the second stage, a bioguided test oriented to search bioactive metabolites was carried out on the plant species Nicotiana glauca, collected in the city of Bahía Blanca. The ethanolic extract (EE) obtained from the aerial parts of the plant induced apoptosis in normal muscle cells. In order to find the metabolites responsible for this activity, EE was partitioned with increasing polarity solvents, which gave rise to three subextracts: hexane (SH), chloroform (SC) and ethyl acetate (SAE). Through biological activity analysis of each subextract on the mentioned cells, a greater induction of apoptosis performed by SH was determined, subsequently followed by SC and SAE. The bioguided fractionation of SH and SC allowed the isolation of palmitic acid (AP) and scopoletin (ESC), respectively, as the main metabolites responsible for the apoptotic activity observed for each subextract. Taking into account the activity observed on normal muscle cells, the evaluation of biological effect in human rhabdomyosarcoma tumor muscle cells was carried out. When these cells were treated with AP and ESC, a decrease in cell viability of 73% for AP and 85% for ESC was observed. Taking into account the results obtained, it was determined that AP and ESC, present in the plant species Nicotiana glauca, would be responsible for the apoptotic induction observed in normal and pathological muscle cells.