ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АНТИРАДИКАЛЬНОЙ (НО•) АКТИВНОСТИ РОДСТВЕННЫХ СТРУКТУР, СОДЕРЖАЩИХ ЦИННАМОИЛЬНЫЙ ФРАГМЕНТ. IV. ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРА-АКТИВНОСТЬ МЕЖДУ ИНДЕКСАМИ НЕНАСЫЩЕННОСТИ И ПРОИЗВОДНЫМИ ФЛАВОНА С ФЛОРОГЛЮЦИНОВЫМ КОЛЬЦОМ «А»

  • Авторы: Оганесян Э.Т.1, Шатохин С.С.1
  • Учреждения:
    1. Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
  • Выпуск: Том 9, № 2 (2021)
  • Страницы: 161-169
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://journals.eco-vector.com/2307-9266/article/view/111684
  • DOI: https://doi.org/10.19163/2307-9266-2021-9-2-161-169
  • ID: 111684

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучены квантово-химические параметры 52 производных, относящихся к флаванонам, флаванонолам, флавонам и флавонолам с флороглюциновым типом кольца «А», и содержащими электронодонорные заместители в кольце «В».Цель работы. Анализ динамики изменения электронной плотности, связевых чисел, индексов свободной валентности и ненасыщенности на атомах углерода С-7→С-8 виниленовой группы главной цепи сопряжения во взаимосвязи с положением и числом заместителей в кольце «В» и видом фармакологической активности.Материалы и методы. Квантово-химические параметры анализируемых 4-х групп соединений рассчитаны полуэмпирическим методом PM7 (программа WinMopac 2016) на рабочей станции с процессором IntelXeonE5-1620 3,5 ГГц, 20 Гб оперативной памяти.Результаты. При сопоставлении квантово-химических параметров анализируемых соединений установлено, что при формировании кратной связи С-7→С-8 индексы свободной валентности и ненасыщенности возрастают на обоих углеродных атомах виниленовой группы у флавонов и флавонолов по сравнению с соответствующими флаванонами и флаванонолами. Это объясняется тем, что величина связевых чисел Nµ на этих атомах, наоборот, уменьшается (Fµ= 4,732-Nµ). Переход от флаванона к флавону сопровождается формированием виниленовой группы С-7→С-8, в связи с чем оба атома из sp3- гибридизованного состояния переходят в sp2-состояние. Следствием такой трансформации является изменение значения электроотрицательности и увеличением индекса ненасыщенности атомов С-7 и С-8: С sp3=2,5; С sp2=2,8. Вместе с тем переход от флаванона к флавону приводит к образованию сопряженной системы с участием π-электронов ароматического ядра «В», атомов С-7, С-8 и карбонила что принято называть «главной цепью сопряжения». Указанные структурные изменения, а именно, переход от менее окисленного флаванона к более окисленному флавону способствует уменьшению электронной плотности на атомах С-7 и С-8, и увеличению суммарной ненасыщенности молекул в целом. Малликеновские заряды на С-7 всех групп соединений характеризуются положительным значением. Что касается атомов углерода фрагмента «В», то здесь выявлены следующие особенности: при наличии одного заместителя -ОН или -ОСН3 на атоме углерода, с которым связан заместитель, Малликеновский заряд - положительный; если в кольце «В» имеются два заместителя -ОН или -ОСН3,а также две -ОСН3 группы, то атомы углерода, связанные с указанными заместителями, тоже имеют положительный Малликеновский заряд; в случае тригидроксизамещенных у С-2’, С-3’ и С-4’ кольца «В» все три атома углерода характеризуются положительным Малликеновским зарядом; если в положениях С-2’, С-3’ и С-4’ находятся метоксигруппы, то положительный Малликеновский заряд сосредоточен только на атомах С-2’ и С-4’, а на С-3’ этот заряд имеет отрицательное значение.Заключение. Перечисленные выше данные о квантово-химических параметрах главной цепи сопряжения свидетельствуют о том, что переход атомов С-7 и С-8 в sp2- гибридное состояние приводит к понижению электронной плотности и уменьшению величин связевых чисел, при одновременном увеличении индексов ненасыщенности и свободной валентности на этих атомах. Таким образом, пусковой механизм антирадикальной активности, в первую очередь в отношении радикала НО•, определяется тем, что эта электрофильная по своим свойствам частица при первичной атаке присоединится по положению С-8.

Полный текст

ВВЕДЕНИЕВ завершающем IV сообщении обобщены ре-зультаты исследования взаимосвязи между строе-нием соединений, содержащих флороглюциновый тип кольца «А» и электронодонорные заместители в кольце «В» с суммарными величинами индексов не-насыщенности (IUA) и электронной плотности. ЦЕЛЬ.Анализ динамики изменения электрон-ной плотности, связевых чисел, индексов свободной валентности и ненасыщенности на атомах углерода С-7→С-8 виниленовой группы главной цепи сопря-жения во взаимосвязи с положением и числом заме-стителей в кольце «В» и видом фармакологической активности. 163 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫКвантово-химические параметры анализируе-мых 4-х групп соединений рассчитаны полуэмпири-ческим методом PM7 (программа WinMopac 2016) на рабочей станции с процессором IntelXeonE5-1620 3,5 ГГц, 20 Гб оперативной памяти.РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕСтруктуры анализируемых соединений и сум-марные значения перечисленных параметров на участке С-1→С-9 циннамоильного фрагмента пред-ставлены в таблице 1. Из данных таблицы следует, что при переходе от флаванонов к флаванонолам значения теорети-ческой валентности (Vμ) и IUA изменяются очень незначительно (второй знак после запятой ~0,04), несмотря на то, что у флаванонола при С-8 появля-ется электронодонорная ОН-группа, что способству-ет повышению электронной плотности на С-7 и по-нижению на С-8. У пары флавон-флавонол введение енольного гидроксила у С-8 способствует явному увеличению значения IUA, увеличению электронной плотности на С-7 и ее снижению на С-8.Величина Vμ остается практически неизменной, в том числе и у пары флаванон-флаванонол. Такая особенность сохраняется у всех типов соеди-нений, представленных в таблице 1 и по этой причине далее параметр Vμ нами рассматриваться не будет. Весь последующий период, после опубликова-ния пионерских исследований Сент-Дьёрдьи в 1936 г. о биологических свойствах некоторых флавоноидов, позволил накопить обширную информацию о пред-ставителях данного класса природных соединений.В настоящее время описана структура примерно 8000 флавоноидов [1-6] и из этого многообразия агли-конов и гликозидов лишь очень незначительное число индивидуальных веществ (примерно 2-3%) подробно изучены биохимически и фармакологически. Такой низкий процент изученности можно объяснить тем, что в подавляющем большинстве растений содержание индивидуальных веществ мизерный (0,1-2%) и их по-лучение в достаточных количествах с целью последую-щего биохимического и фармакологического изучения связано с большими материальными затратами.Как правило, подробные сведения о биологи-ческих свойствах индивидуальных соединений - производных 2-фенил-бенз-γ-пирона касаются тех веществ, которые из исходного сырья могут быть по-лучены препаративно (кверцетин и рутин из софоры японской, травы гречихи; таксифолин, или дигидро-кверцетин, из лиственницы сибирской; гесперитин и гесперидин - из пульпы - губчатой части корок ци-трусовых; диосмин - окислением гесперитина и т.д.).Все же самым характерным и, пожалуй, наибо-лее важным считается антиоксидантные свойства флавоноидов, опосредованное влияние которых проявляется, примерно, 50 видами фармакологиче-ской активности [7-10].Следует отметить тот факт, что на протяжении всего своего эволюционного развития человек, употребляя растительную пищу, привносит в свой организм флаво-ноиды, которые предохраняют клетки от оксидантного стресса и тем самым нормализуют их метаболизм.Таким образом, флавоноиды являются своео-бразным защитным щитом естественной антиокси-дантной системы организма, а это имеет важное зна-чение для сохранения всей клеточной системы.Применяемые в настоящее время лечебные и лечебно-профилактические средства на основе фла-воноидов представляют собой либо их суммарные субстанции - легалон, карсил, силибор, флакумин и др. (чаще всего), либо индивидуальные соединения - рутин, кверцетин, фларонин и др.1 Эти средства не являются препаратами немедленного действия, по-этому их лечебный эффект проявляется, как прави-ло, в процессе длительного применения (детралекс, троксевазин). Широко распространенные в природе производные 2-фенил-бенз-γ-пирона представлены в виде гликозидов и их агликонов, причем гликозиды численно преобладают. Следует подчеркнуть, что фармакологически ак-тивным фрагментом в флавоноидных гликозидах является неуглеводный остаток, т.е. агликон, поэто-му нет необходимости рассуждать о тех огромных экономических затратах, которые понадобились бы для подробного изучения биологических свойств хотя бы одной сотни агликонов, производных 2-фе-нил-бенз-γ-пирона. Подобное занятие непродук-тивно, так как вряд ли следует ожидать выявления новых свойств этих соединений. Более того, если со-поставить известные данные о биологической актив-ности изученных флавонов, флаванонов, флавонолах и флаванонолах с данными прогноза по PASS [11], то наиболее общими для всех типов структур являются такие виды активности, как противовоспалительная, антиоксидантная, гепатопротекторная, желчегонная, связывание свободных радикалов, агонист апоптоза, агонист целостности мембран, ингибиторы проница-емости мембраны, антимутагенная, капилляроукре-пляющая.Заменить индивидуальные соединения можно суммарными флавоноидными субстанциями, полу-ченными из соответствующих производящих расте-ний, поскольку, зачастую, эффект сохраняется, а ино-гда и превосходит ожидаемый результат.Сведения об антирадикальной (НО•) активности флавоноидов разрознены и, как правило, немного-численны. Более того, в работах, не взаимосвязанных между собой, авторы используют разные методы ге-нерирования данного радикала, что не позволяет количественно оценить и сравнивать между собой полученные результаты.1 Государственный реестр лекарственных средств [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://grls.rosminzdrav.ru/Default.aspxDOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-161-169 164ОРИГИНАЛːНА˔ СТАТː˔ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021Таблица 1 - Суммарные значения Nμ (связевые числа), Vμ (теорет. валентность), IUA (индекс ненасыщенности) и электронной плотности на атомах углерода главной цепи сопряжения (С-1→С-9)*No п/пЗаместителиAB12345678OOHOOHR3R2R1R4флаванон 1AB12345678OOHOOHR3R2R1R4флавон 2AB12345678OOHOOHOHR3R2R1R4флаванонол 3AB12345678OOHOOHOHR3R2R1R4флавонол 4R1R2R3R4NμVμIUAЭл.пл.NμVμIUAЭл.плNμVμIUAЭл.плNμVμIUAЭл.пл1HHHH34,4835,531,0536,50234,2435,51,2736,28734,4135,511,0936,20834,1835,561,3836,0592OHHHH34,2435,41,1536,2734,0035,341,3436,02134,1735,361,1935,90633,9535,411,4635,7873CH3OHHH34,2835,451,1636,25234,0235,371,3636,08334,1735,381,2135,93234,0235,51,4935,8284HOHHH34,2435,41,1636,29734,0635,441,3836,04934,235,51,335,96533,9935,451,4935,8215HCH3OHH34,2335,421,1936,33734,0535,451,4136,09134,1935,421,2336,00133,6835,51,8235,8616HHOHH34,2235,381,1536,27333,9835,331,3536,03334,1835,371,1935,94233,9435,41,4735,7987HHCH3OH34,2235,391,1636,31433,9635,341,3836,07634,1735,391,1935,97933,9235,421,535,8398HOHOHH34,1435,411,2636,02533,9335,411,4835,78634,135,41,335,69133,8835,471,5935,5529HCH3OOHH34,1335,421,2936,05733,9135,421,5135,82334,0935,421,3335,72833,8635,481,6235,58810HOHCH3OH34,1435,421,2836,05733,9335,421,4935,82334,135,411,3235,72433,8735,481,6135,58711HCH3OCH3OH34,1435,421,2936,08433,935,431,5336,86134,0935,431,3435,76433,8535,491,6435,62412HOHOHOH33,9835,3181,3335,78633,8135,371,5635,54733,9535,321,3735,4533,7535,421,6735,31213HCH3OCH3OCH3O33,9335,321,3935,89833,7535,371,6235,66133,935,331,4335,56233,735,421,7335,425Таблица 2 - Антирадикальная (HO•) активность некоторых производных флавона и флавонола*Соединения, для которых экспериментально выявлена антирадикальная (HO•) активность *Антирадикальная(HO•) активность, установленнаяэкспериментально* А, %Суммарные значения связевых чисел (Nμ), теоретической валентности (Vμ), индексов ненасыщенности (IUA) и электронной плотности на атомах углерода главной цепи сопряжения 1Флавон (незамещенный)4NμVμIUAЭл.плот.2апигенин (5,7,4ʼ-тригидроксифлавон)3434,2735,531,2636,1563диосметин (5,7,3ʼ-тригидрокси-4ʼ-метоксифлавон)3933,9835,331,3536,03345,7-дигидрокси-3ʼ,4ʼ,5ʼ-триметоксифлавон2833,9335,421,4935,8235мирицетин (3,5,7,3ʼ,4ʼ,5ʼ-гексагидроксифлавон)5033,7535,371,6235,6616кверцетин (3,5,7,3ʼ,4ʼ-пентагидроксифлавон)4833,7535,421,6735,3127рамнетин (3,5,3ʼ,4ʼ-тетрагидрокси-7-метоксифлавон)4633,8835,471,5935,5528морин (3,5,7,2ʼ,4ʼ-пентагидроксифлавон)4033,8835,4741,58935,5749кемпферол (3,5,7,4ʼ-тетрагидроксифлавон)2033,64135,1731,53235,56410лютеолин** (5,7,3ʼ,4ʼ-тетрагидроксифлавон)33,9335,411,4835,786Примечание: * - для соединений 1-9 представлены данные в соответствии с Husaine... [12]; ** - сведения об активности в отношении радикала (HO•) отсутствуют 165 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Таблица 3 - Прогнозируемые виды активности по PASSNo п/пСоединения, для которых экспериментально выявлена антирадикальная (HO•) активность (А,%) согласно [11]АктивностьСоединения и вероятность проявления ими прогнозируемой активности 1234567891Флавон* (незамещенный) 4Antimutagenic0,7950,9210,9430,9310,9630,9400,9520,9470,9482Апигенин340,5470,640,6270,6120,7200,6890,6670,6800,6763Диосметин390,7320,6830,6510,9240,8720,7980,8500,85645,7-дигидрокси-3ʼ,4ʼ,5ʼ-триметоксифлавон 28Antiinflammatory0,7190,8080,7840,8320,8110,8390,7590,771ФлавонолыAntioxidant0,9470,9670,9560,9440,9680,9730,9660,9740,9745Мирицетин500,9140,9460,9520,9590,9590,9380,9540,9560,9576Кверцетин480,7200,8470,8510,8600,9150,8870,8770,8860,8817Рамнетин46Free radical scavenger0,5390,5390,5690,5290,5308Морин 400,6500,6920,6070,7050,7370,7260,7059Кемпферол20Membraneintegrity agonist10111213151617141810 Флаванон(незамещеный)0,5370,8570,8830,8810,9170,9200,9160,9100,89511Нарингенин (дигидроапигенин)Apoptosis ago-nist0,6020,6600,6910,6400,6280,7370,6920,6850,72212Эриодиктиол (дигидролютеолин)0,5500,7940,8170,7460,9380,9610,9190,8320,94613Гесперитин (дигидродиосметин)Inhibitor membrane permeability 0,5140,7690,8090,8780,8770,9010,9250,8300,831145,7,3ʼ,4ʼ,5ʼ-пентагидроксифлаванон0,9350,9640,9620,9520,9730,9690,9660,9560,97515Дигидрокверцетин (таксифолин)**0,7480,8510,8770,8740,8500,8340,8480,8300,82316Дигидромирицетин (ампелопсин)0,5200,7090,7900,7800,7950,8350,7850,8000,766173,5,7,3ʼ-тетрагидрокси-4ʼ-метоксифлаванонCapillary fragility treatment0,7120,7140,6340,6530,6870,6440,7060,5940,75918Дигидрокемпферол (аромадендрин)0,5100,5770,5660,7140,6680,7070,6900,668Примечание: * - соединения 2→4 - производные флавона; ** - соединения 16-18 - производные флаванонолаDOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-161-169 166ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021Таблица 4 - Прогнозируемые по PASS виды активности некоторых флаваноновNo п/пСоединения*Противовирусная активностьПротивоопухолевая активностьСуммарные значения связевых чисел (Nμ), теоретической валентности (Vμ), индексов ненасыщенности (IUA) и электронной плотности на атомах углерода главной цепи сопряженияNμVμIUAЭл.пл.1Флаванон (незамещенный)Influenza (0,555)Rhinovirus (0,578)Antineoplastic (0,578)34,4835,531,0536,6022Нарингенин (дигидроапигенин)Influenza (0,691)Rhinovirus (0,611)Antineoplastic (0,751)Anticarcinogenic (0,690)34,2235,381,1536,2733Гесперитин (дигидродиосметин)Influenza (0,673)Rhinovirus (0,564)Herpes (0,503)Antineoplastic (0,772)Anticarcinogenic (0,783)34,1435,421,2836,05745,7-дигидрокси-3ʼ,4ʼ,5ʼ-триметоксифлаванонВероятность прогноза ниже 0,500Antineoplastic (0,628)Anticarcinogenic (0,514)33,9335,321,3935,8985Дигидромирицетин (ампелопсин)Influenza (0,659)Herpes (0,508)Antineoplastic (0,781)Anticarcinogenic (0,837)33,9535,321,3735,456Дигидрокверцетин (таксифолин)Rhinovirus (0,503)Influenza (0,620)Antineoplastic (0,790)Anticarcinogenic (0,690)34,135,41,335,6917дигидрорамнетинRhinovirus (0,510)Influenza (0,625)Antineoplastic (0,800)Anticarcinogenic (0,695)34,235,421,335,35083,5,7,2ʼ,4ʼ-пентагидроксифлаванонHerpes (0,543)Hepatit B (0,505)Antineoplastic (0,808)Anticarcinogenic (0,796)34,3535,421,3335,9219Дигидрокемпферол (аромадендрин)Rhinovirus (0,528)Influenza (0,617)Antineoplastic (0,715)Anticarcinogenic (0,792)34,1835,371,1935,94210Эриодиктиол (дигидролютеолин)Rhinovirus (0,590)Antineoplastic (0,763)Anticarcinogenic (0,775)34,1435,411,2636,025113,5,7,3ʼ- -тетрагидрокси-4ʼ-метоксифлаванонInfluenza (0,573)Antineoplastic (0,747)Anticarcinogenic (0,835)34,135,411,3235,724 167 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Наиболее информативными являются работы [12] и [13], где представлены сведения об активности репрезентативных групп соединений. В работе Husaine и др. [12] на одной модели из-учена антирадикальная активность девяти произво-дных флавона (таблица 2), представляющих собой агликоны. Как видно из данных таблицы наиболее активным является мирицетин, а далее с небольшим отставанием следуют кверцетин, рамнетин и морин. Все четыре агликона относятся к флавонолам, одна-ко, если первые три вещества в кольце «В» содер-жат орто-дигидроксигруппировку в положении 3’, 4’ (активность соответственно 50, 48, 46), то у морина гидроксигруппы в кольце «В» находятся у С-2’ и С-4’, что, по-видимому, сказывается на активности.Кемпферол, также относящийся к флавонолам, содержит только одну ОН-группу в положении 4’, а отсюда и низкая активность, которая в 2,5 раза мень-ше, чем у мирицетина.Апигенин и диосметин не являются флавонола-ми: в положениях 5 и 7 они содержат гидроксигруп-пы, а в кольце «В» у апигенина одна ОН-группа у С-4ʼ, а у диосметина - 3ʼ-ОН и 4ʼ-ОСН3. У незамещенного флавона активность сведена к минимуму и равна 4. Хотя и информация, изложенная в работе [12] весьма ограниченная, однако при сопоставлении этих дан-ных между собой можно утверждать, что антиради-кальная активность флавонолов выше, чем у флаво-нов; орто-замещение в кольце «В» типа 3ʼ,4ʼ-ди OH или 3ʼ- ОН, 4ʼ-ОСН3 способствует усилению антиради-кальной активности. С целью расширения информации о других ви-дах биологической активности соединений, пред-ставленных в таблице 2 и соответствующих им про-изводных флаванона была использована программа PASS [11], которая позволила выявить другие виды активности, представленные в таблицах 3 и 4. Здесь приведены только те виды, вероятность проявления которых не ниже 0,5. Полученные данные свидетельствуют о том, что для анализируемых производных флавона и флава-нона наиболее характерны такие виды активности, которые для них в разное время были выявлены экс-периментально.Для перечисленных в таблице 4 флавоноидов характерна также противораковая (Antineoplastic, Anticarcinogenic, Cytoprotectant) активность. Имея столь обширную информацию о различ-ных видах биологической активности следовало бы изучить функциональные зависимости между одним из квантово-химических параметров и уровнем ак-тивности. К сожалению, выявлять корреляционные взаимосвязи среди столь ограниченного числа со-единений, различающихся между собой наличием енольного гидроксила у С-3, некорректно, потому что из 9 соединений только 4 представлены флавонами, а 5 - флавонолами. Особо следует отметить прогноз противовирус-ной активности (табл. 4) анализируемых структур, у которых ядро «А» представлено флороглюциновым фрагментом: практически для всех соединений ха-рактерна активность против вируса гриппа и рино-вируса. У отдельных соединений отмечается актив-ность в отношении вируса «Герпес» и «Гепатита В».В настоящее время и ближайшей перспективе актуальной задачей будет являться поиск профилак-тических средств против различных коронавирусных инфекций. В этой связи особое значение приобрета-ют исследования с применением компьютерных тех-нологий, в частности молекулярного докинга.Важным структурным признаком эриодиктиола является наличие ортодигидроксигруппы в положе-ниях 3’, 4’ кольца «В», которая и связывается с S-бел-ком SARS-CoV-2 [6].В работе Wu и др. [14] приведены результаты из-учения некоторых природных соединений с антиви-русным и противовоспалительным действием. Уста-новлена высокая аффинность связывания с 3CLpro Рисунок 1 - Функциональная зависимость между ∑IUA циннамоильного фрагмента соединений 1-9 (табл. 2) и уровнем их антирадикальной активности (НО•)DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-161-169 168ОРИГИНАЛːНА˔ СТАТː˔ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021таких флавоноидов, как 7-О-глюкуронид хризина, гесперидин и неогесперидин. Полученные данные свидетельствуют о том, что эти соединения могут быть потенциальными ингибиторами 3CLpro и, веро-ятно, могут быть использованы для профилактики и лечения инфекции, вызванной SARS-CoV2. Аналогич-ную активность показали также ликофлавонол (из со-лодки уральской), космосин и мангостин (из Gurcinia mangostana L.). Более того, гесперидин может пре-пятствовать взаимодействию ACE2 с RBD. Авторами также выявлена высокая аффинность связывания вогонин-7-глюкуронида (вагонозида) и ви-тексина (8-С-глюкопиранозидапигенина) с тремя бел-ками Nsp1, Nsp3 и ORF7, которые являются факторами вирулентности коронавируса. Авторами также показа-но, что из проанализированных 3500 соединений наи-более высокую аффинность по отношению к различ-ным целевым белкам проявляют антибактериальные, противовоспалительные и противовирусные вещества и в их числе силибин, гесперидин, неогесперидин, бай-калин, кемпферол-3-рутинозид и рутин. Это свидетель-ствует о том, что указанные соединения могут оказать-ся полезными для лечения SARS-CoV-2 [15-17].С нашей точки зрения, специалистам-вирусоло-гам, располагающим соответствующими возмож-ностями, стоит обратить внимание, на природные полифенольные соединения, которые содержат ор-то-дигидроксигруппы в ароматическом ядре «В». К числу таких веществ относятся кофейная кислота, таксифолин (дигидрокверцетин), амиелопсин (диги-дромирицетин), рамнетин, морин, лютеолин, физе-тин, робинетин и др. Конечно, иметь на перспективу в достаточных количествах перечисленные индиви-дуальные соединения вряд ли будет возможно с эко-номической точки зрения.Ранее нами были опубликованы работы, посвя-щенные анализу квантово-химических характери-стик производных коричной кислоты во взаимосвязи с их антирадикальной (ОН*) активностью [13] и воз-можными путями метаболизма. Полученные данные явились обоснованием для прогноза и последующе-го синтеза нового производного коричной кислоты, которое по способности ингибирования реакции ге-нерации супероксидного анион-радикала оказалось активнее аскорбиновой кислоты (С1/2=27,5 мкМ), кофейной кислоты (С1/2=15,7 мкМ). Полученное новое соединение (С1/2=9,8 мкМ) пространственно затрудненную фенольную ОН-группу, расположен-ную между двумя трет-бутильными заместителями и представляет собой 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил-коричную кислоту.[18] Здесь же показано, что между уровнем антиоксидантной активности и суммарной степенью ненасыщенности изученных производных коричной кислоты существует линейная зависимость с коэффициентом корреляции 0,911.ЗАКЛЮЧЕНИЕОстаток коричной кислоты в структуре флаво-ноидов составляет главную цепь сопряжения и, как показали наши исследования, у замещенной корич-ной кислоты квантово-химические характеристики практически совпадают с таковыми циннамоильно-го фрагмента флавонов, флавонолов и флаванонов с аналогичными заместителями и с таким же типом замещения в кольце «В». [19]Несмотря на малое число родственных структур в таблице 2 (1-4-флавоны, 5-9 флавонолы) наблюда-ется линейная зависимость между суммарной вели-чиной ненасыщенности и видом активности; соеди-нения 2, 3, 5, 6, 7, 8 располагаются на прямой (рис. 1). На графике указано, что коэффициент корреля-ции равен 0,75, что для биологических эксперимен-тов вполне приемлемо [20].На основании анализа и сравнения квантово-хи-мических параметров, представленных в работах [13, 18-19], мы считаем, что индекс ненасыщенности (IUA) может быть наиболее надежным критерием для осуществления корреляционных анализов анти-радикальной активности (ОН•) в рядах производных флавона, флаванона, флавонола и флавонола. Это возможно, в первую очередь, потому гидроксиль-ный радикал, характеризуясь высокой электрофиль-ностью, присоединяется по положению С-8 циннамо-ильного фрагмента2, где сосредоточена наибольшая электронная плотность.Тем не менее, данный параметр удобен и для ка-чественного анализа закономерностей структура-ак-тивность.Следует также отметить, переход ядра флавона в флаванон сопровождается восстановлением виниле-нового фрагмента С-8→С-7 и, соответственно, атомы С-8 и С-7 переходят в sp3-гибридизованное состоя-ние. Квантово-химические параметры изменяются следующим образом: суммарные значения связевых чисел (Nμ) у флаванонов увеличивается, теоретиче-ской валентности остается неизменной, электронной плотности также увеличивается, а индекса ненасы-щенности у флаванонов уменьшается по сравнению с соответствующими флавонами.Заслуживают особого внимания новейшие ис-следования, посвященные поиску так называемых малых молекул, способных связываться с коронави-русным S-белком, что будет, по-видимому, полезно как для профилактики, так и, возможно, для облегче-ния инфекции, вызванной COVID-19. К числу таких «малых молекул» авторы отнесли эриодиктиол, хризин, рутин, гесперидин, кверцетин, неогесперидин и другие, содержащие флороглюци-новый тип кольца «А», а также орто-дигидрокси или орто-метокси-гидрокси заместители в кольце «В».Наконец, зная структуру агликона, флавоноида, его биохимические и фармакологические свойства можно осуществлять химическую модификацию введением в молекулу конкретных функциональных групп в зависимости от конечной цели, стоящей пе-ред химиком-синтетиком.2 Нами соблюдается нумерация атомов углерода циннамоильного фрагмента, генерируемая программами WinMopac 20
×

Об авторах

Э. Т. Оганесян

Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: edwardov@mail.ru
357532, Россия, Пятигорск, пр. Калинина, 11

С. С. Шатохин

Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: Shatohin.stanislav95@yandex.ru
357532, Россия, Пятигорск, пр. Калинина, 11

Список литературы

  1. Ahmad A., Kaleem M., Ahmed Z., Shafiq H. Therapeutic potential of flavonoids and their mechanism of action against microbial and viral infections-A review // Food Research International. - 2015. - Vol. 77. - P. 221-235. DOI: /10.1016/j.foodres.2015.06.021
  2. de Araújo F. F., de Paulo Farias D., Neri-Numa I.A., Pastore G.M. Polyphenols and their applications: An approach in food chemistry and innovation potential // Food Chemistry. - 2021. - Vol. 338. - 127535. doi: 10.1016/j.foodchem.2020.127535
  3. Lichota A., Gwozdzinski L., Gwozdzinski K. Therapeutic potential of natural compounds in inflammation and chronic venous insufficiency // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2019. - Vol. 176. - P. 68-91. doi: 10.1016/j.ejmech.2019.04.075
  4. Loh Y. C., Chan S.Y., Tew W.Y., Oo C.W., Yam M.F. New flavonoid-based compound synthesis strategy for antihypertensive drug development // Life Sciences. - 2020. - Vol. 249. - 117512. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117512
  5. Perez-Vizcaino F., Fraga C. G. Research trends in flavonoids and health // Archives of Biochemistry and Biophysics. - 2018. - Vol. 646. P. 107-112. doi: 10.1016/j.abb.2018.03.022
  6. Raffa D., Maggio B., Raimondi M.V., Plescia F., Dainone G. Recent discoveries of anticancer flavonoids // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2017. - Vol. 142. - P. 213-228. doi: 10.1016/j.ejmech.2017.07.034
  7. Heim K.E., Tagliaferro A.R., Bobilya D.J. Flavonoid antioxidants: chemistry, metabolism and structure-activity relationships // Journal of Nutritional Biochemistry. - 2002. - Vol. 13, No. 10. - P. 572-584. doi: 10.1016/S0955-2863(02)00208-5
  8. Mladěnka P., Zatloukalová L., Filipský T., Hrdina R. Cardiovascular effects of flavonoids are not caused only by direct antioxidant activity // Free Radical Biology & Medicine. - 2010. - Vol. 49, No. 6. - P. 963-975. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2010.06.010
  9. Procházková D., Boušová I., Wilhelmová N. Antioxidant and prooxidant properties of flavonoids // Fitoterapia. - 2011. - Vol. 82. - P. 513-523. doi: 10.1016/j.fitote.2011.01.018
  10. Agati G., Azzarello E., Pollastri S., Tattini M. Flavonoids as antioxidants in plants: Location and functional significance // Plant Science. - 2012. - Vol. 196. - P. 67-76. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.07.014
  11. Филимонов Д.А., Дружиловский Д.С., Лагунин А.А., Глориозова Т.А., Рудик А.В., Дмитриев А.В., Погодин П.В., Поройков В.В. Компьютерное прогнозирование спектров биологической активности химических соединений: возможности и ограничения // Biomedical Chemistry: Research and Methods. - 2018. - Т. 1, №1. doi: 10.18097/bmcrm00004
  12. Husaine S.R., Cillard J., Cillard P Hydroxyl radical scavenging activity of flavonoids // Phytochemistry. - 1987. - Vol. 26, No.9. - 2489-2491.
  13. Агаджанян В.С., Оганесян Э.Т. Применение квантово-химических методов анализа для интерпретации антирадикальной активности в ряду гидроксипроизводных коричной кислоты // Хим.-фарм.журн. - 2008. - Т.42, №11. - C. 12-17. doi: 10.30906/0023-1134-2008-42-11-12-17
  14. Wu C., Liu Y., Yang Y., Zhang P., Zhong W., Wang Y., Wang Q., Xu Y., Li M., Li X., Zheng M., Chen L., Li H. Analysis of therapeutic targets for SARS-CoV-2 and discovery of potential drugs by computational methods // Acta. Pharm. Sin. B. - 2020. - Vol.10, No.5. - P.766-788. doi: 10.1016/j.apsb.2020.02.008.
  15. Antonio A. D. S., Wiedemann L. S. M., Veiga-Junior V. F. Natural products’ role against COVID-19 // RSC Advances. - 2020. - Vol. 10, No.39. - P. 23379-23393. doi: 10.1039/D0RA03774E
  16. Russo M., Moccia S., Spagnuolo C., Tedesco I., Russo G.L. Roles of flavonoids against coronavirus infection // Chemico-Biological Interactions. - 2020. - Vol. 328. - 109211. doi: 10.1016/j.cbi.2020.109211
  17. Sestili P., Stocchi V. Repositioning Chromones for Early Anti-inflammatory Treatment of COVID-19 // Frontiers in Pharmacology. - 2020. - Vol. 11. - 854. doi: 10.3389/fphar.2020.00854
  18. Агаджанян В.С., Оганесян Э.Т., Абаев В.Т. Целенаправленный поиск соединения-лидера в ряду производных коричной кислоты, обладающих антирадикальной активностью // Хим.-фарм.журн. - 2010. - Т.44, №7. - C. 21-26. doi: 10.30906/0023-1134-2010-44-7-21-26
  19. Оганесян Э.Т., Шатохин С.С., Глушко А.А. Использование квантово-химических параметров для прогнозирования антирадикальной (НО∙) активности родственных структур, содержащих циннамоильный фрагмент. I. Производные коричной кислоты, халкона и флаванона // Фармация и фармакология. - 2019. - Т.7, №1. - С. 53-66. doi: 10.19163/2307-9266-2019-7-1-53-66.
  20. Akoglu H. User's guide to correlation coefficients // Turkish Journal of Emergency Medicine. - 2018. - Vol.18, No.3. - P.91-93. doi: 10.1016/j.tjem.2018.08.001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Оганесян Э.Т., Шатохин С.С., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 67428 от 13.10.2016.