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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Desenvolvimento de acil-hidrazonas derivadas da 4-oxo-1,4-diidroquinolona como potenciais inibidores da acetilcolinesterase e peptídeo beta-amilóide
Title Alternative: Development of acyl hydrazones derived from 4-oxo-1,4-dihydroquinolone as potential inhibitors of acetyllcholinesterase and beta-amyloid peptide
Author: Silva, Gisele Silvestre da, 1981-
Advisor: Almeida, Wanda Pereira, 1959-
Abstract: Resumo: Nosso projeto de doutorado consiste no estudo de uma série de compostos acil-hidrazônicos como protótipo multialvo para a doença de Alzheimer (DA). Os alvos moleculares escolhidos foram o peptídeo ?-amilóide (?A) e a enzima acetilcolinesterase (AChE). O primeiro alvo molecular foi escolhido dado à relevância da hipótese amiloide que considera que o processo de produção, agregação e deposição do peptídeo ?A é iniciador que leva a progressão da DA. O segundo alvo foi a AChE, responsável pela hidrólise da acetilcolina. Nesta enzima destacam-se dois principais sítios de interação ligante-receptor - o sitio catalítico e o sitio periférico. O Sitio catalítico age como catalisador da hidrólise e o sitio periférico age auxilia no processo de fibrilização do peptídeo ?A. Doze acil-hidrazonas foram sintetizadas e caracterizadas por IV, RMN, EM. Nós sintetizamos a quinolona chave da estrutura acil-hidrazona proposta por dois métodos. Um primeiro a partir de uma reação em três etapas a partir do nitro-benzaldeído passando por um aduto de morita-bayllis-hilman. A síntese envolve uma ciclização em TFA do aduto de Morita-Baylis-Hillman derivado do 2-nitrobenzaldeído levando ao correspondente n-óxido. Este é tratado com hexacarbonil molibdênio fornecendo a 3-carboetoxi-4-quinolona. O segundo método nos fornece a quinolona em uma única etapa através de uma substituição nucleofílica em dimetiletoximetileno malonato. A respectiva hidrazida foi obtida a partir de uma condensação da quinolona na presença de hidrazina monohidratada. Esta, por sua vez, após sofrer uma adição nucleofilica nos fornece a acil-hidrazona desejada. A partir do experimento de NOESY realizado com os isômeros ortos e para derivados do 4-nitro benzaldeido da acil-hidrazona foi possível definir a estereoquímica da configuração E da ligação C=N da imina. Assim, sugere-se por inferência que as acil-hidrazonas preparadas devem ter configuração E para a ligação imina. No experimento de RMN 1H do composto N-4-(nitrofenil)metilideno]-4-oxo-1,4-diidroquinolina-3-carboidrazida 13 a 25, 80 e 120 °C constatamos a presença de isômeros rotacionais. A total coalescência entre os confôrmeros sin e anti ocorre a 120°C. Não observamos tautômeros das acil-hidrazonas. A análise por espectrometria de massa revelou um percentual de erro de massa entre 0,002 e 0,009 %. Com respeito à inibição da hidrólise pela AChE, todas as acil-hidrazonas foram capazes de inibir à AChE com uma média de IC50 de 0,0058 a 17 mM destacando-se dentre elas as acil-hidrazonas relatadas nesse momento (19 e 20). O docking molecular nos mostrou que há uma interação de ligação de hidrogênio da porção quinolona com o sitio catalítico. Estudo cinético mostrou que as acil-hidrazonas 11, 14 e 20 são inibidores competitivos, enquanto a acil-hidrazona 19 apresenta tipo de inibição mista. Com respeito à inibição da agregação do peptídeo ?-amilóide, foi observada a diminuição de emissão de fluorescência da tioflavina, na presença das acil-hidrazonas. Os percentuais de inibição variaram entre 49 % (acil-hidrazona 11) e 67 % (acil-hidrazona 14). Adicionalmente, foram sintetizados dois complexos de cobre e zinco tendo como ligante a acil-hidrazona 13 - (13-Zn e 13-Cu). As evidências obtidas por IV, termogravimétrica, RMN e espectrometria de massa apontam que o ligante deve se ligar de forma bidentada com o metal e com duas moléculas do ligante complexada com o metal. Não foi possível realizar análise por difração de raios-X. Desse modo, concluímos que há a formação do complexo metálico, no entanto, a total caracterização do complexo não foi satisfatória. Desse modo, acil-hidrazonas são capazes inibir a hidrólise da AChE e são capazes de interferir no processo de fibrilização do peptídeo ?A. Portanto, as estruturas acil-hidrazônicas de quinolonas são protótipos importantes no design multifuncional para tratamento de DA

Abstract: Our doctoral project consists of the study of a series of acyl-hydrazonic compounds as a multi-allele prototype for Alzheimer's disease (AD). The molecular targets chosen were the ?-amyloid peptide (?A) and the enzyme acetylcholinesterase (AChE). The first molecular target was chosen given the relevance of the amyloid hypothesis, which considers that the production, aggregation and deposition process of the ?A peptide is the initiator that leads to the progression of AD. The second target was AChE, responsible for the hydrolysis of acetylcholine. In this enzyme, two main binding sites-receptor-catalytic site and the peripheral site stand out. The catalytic site acts as a catalyst for hydrolysis and the peripheral site acts to aid in the process of fibrilization of the ?A peptide. Twelve acylhydrazones were synthesized and characterized by IR, NMR, MS. We synthesized the key quinolone of the proposed acylhydrazone structure by two methods. A first from a three-step reaction from nitro-benzaldehyde to a morita-bayllis-hilman adduct. The synthesis involves a TFA cyclization of the Morita-Baylis-Hillman adduct derived from the 2-nitrobenzaldehyde leading to the corresponding n-oxide. This is treated with hexacarbonyl molybdenum providing the 3-carboethoxy-4-quinolone. The second method provides the quinolone in a single step through a nucleophilic substitution in dimethylethoxymethylene malonate. The respective hydrazide was obtained from a condensation of quinolone in the presence of hydrazine monohydrate. This, in turn, undergoes a nucleophilic addition provides us with the desired acyl hydrazone. From the NOESY experiment performed with the ortho and isomeric isomers for acylhydrazone 4-nitro benzaldehyde derivatives it was possible to define the stereochemistry of the E Of the C = N bond of the imine. Thus, it is suggested by inference that the prepared acylhydrazones should have E configuration for the imine bond. In the 1H NMR experiments of the compound N-4-(nitrophenyl)methylidene] -4-oxo-1,4-dihydroquinoline-3-carbohydrazide 13 at 25, 80 and 120 ° C we have found the presence of rotational isomers. The total coalescence between the sin and anti confomers occurs at 120 ° C. We did not observe tautomers of the acylhydrazones. Analysis by mass spectrometry revealed a mass error percentage between 0.002 and 0.009%. Regarding the inhibition of hydrolysis by AChE, all acylhydrazones were able to inhibit AChE with an average IC 50 of 0.0058 to 17 mM, among them the acylhydrazones reported at that time (19 and 20). Molecular docking has shown us that there is a hydrogen bonding interaction of the quinolone moiety with the catalytic site. Kinetic studies showed that acylhydrazones 11, 14 and 20 are competitive inhibitors, while acylhydrazone 19 shows mixed inhibition type. With respect to inhibition of ?-amyloid peptide aggregation, the decrease in fluorescence emission of thioflavine was observed in the presence of acylhydrazones. The percent inhibition ranged from 49% (acylhydrazone 11) to 67% (acylhydrazone 14). In addition, two copper and zinc complexes were synthesized having as ligand the 13- (13-Zn and 13-Cu) acyl hydrazone. The evidence obtained by IV, thermogravimetric, NMR and mass spectrometry indicate that the ligand must bind bidentately with the metal and with two molecules of the ligand complexed with the metal. It was not possible to perform analysis by X-ray diffraction. Thus, we conclude that there is formation of the metal complex, however, the total characterization of the complex was not satisfactory. Thus, acylhydrazones are capable of inhibiting the hydrolysis of AChE and are capable of interfering in the process of fibrilization of the ?A peptide. Therefore, the acyl-hydrazonic structures of quinolones are important prototypes in the multifunctional design for AD treatment
Subject: Alzheimer, Doença de
N-acil hidrazonas
Quinolonas
Acetilcolinesterase
Peptídeos
Beta-amiloide
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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