Diversificación estructural de metabolitos secundarios aislados de la corteza del guatambú blanco (Balfourodendron riedelianum)

• Autores: Valdez, María Belén
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Palermo, Jorge A.
• Materia: GUATAMBU BLANCO; BALFOURODENDRON RIEDELIANUM; ALCALOIDES FUROQUINOLÍNICOS; KOKUSAGININA; FLINDERSIAMINA; GLUTINOL; DIVERSIFICACIÓN ESTRUCTURAL; GUATAMBU BLANCO; BALFOURODENDRON RIEDELIANUM; FUROQUINOLINE ALKALOIDS; KOKUSAGININE; FLINDERSIAMINE; GLUTINOL; STRUCTURAL DIVERSIFICATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La presente tesis doctoral se centra principalmente en la diversificación estructural de los metabolitos secundarios mayoritarios aislados de la corteza del Guatambú blanco (Balfourodendron riedelianum), una de las principales especies arbóreas endémica de la Selva Paranaense, cuya extensión más conservada se encuentra principalmente localizada en la provincia de Misiones, Argentina. Como buena parte de las rutáceas, B. riedelianum produce alcaloides furoquinolínicos. En particular, para el desarrollo de la presente tesis se trabajó con kokusaginina y flindersiamina, alcaloides mayoritarios extraídos de la corteza, como precursores para el diseño de nuevos potenciales compuestos bioactivos. La estrategia sintética utilizada se basó en la reactividad de la posición C-4 del esqueleto furoquinolínico frente a distintos nucleófilos. Los derivados fueron sintetizados por reacción frente a distintas aminas y anilinas sustituidas, en la mayoría de los casos por la reacción de acoplamiento cruzado de Buchwald-Hartwig libre de solvente. Algunos de estos derivados demostraron buena actividad antiparasitaria frente al Trypanosoma cruzi. B. riedelianum produce también grandes cantidades de glutinol, triterpeno pentacíclico poco común de encontrar en plantas, a partir del cual se realizaron una serie de derivados semisintéticos. Teniendo en cuenta que la diversificación estructural se encuentra modulada por la reactividad del grupo alcohol situado en el C-3 y la reactividad del doble enlace D5, se desarrollaron cuatro estrategias sintéticas distintas, donde las reacciones de oxidación de los grupos funcionales mencionados son fundamentales. Las estrategias consisten en: a) Formación de heterociclos fusionados al anillo A; b) Oxidaciones y aromatizaciones sobre los anillos A y B; c) Apertura del anillo A; d) Apertura del anillo B. Para todos los derivados sintetizados se evaluaron los efectos sobre la proliferación y muerte celular en líneas celulares de cáncer de mama ER+ (MCF-7) y ER-(MDA-MB-231) por ensayo colorimétrico con MTT. Para los derivados del glutinol y los principales extraídos de la corteza de B. riedelianum se evaluó la actividad antifúngica frente a distintas cepas fitopatógenas, inicialmente por el método de bioautografía sobre sílicagel. Para algunos derivados del glutinol también se evaluó la actividad inhibitoria de Acetilcolinesterasa (ACE) y Butirilcolinesterasa (BuCE), enzimas target para la terapia de la enfermedad de Alzheimer. El uso de productos naturales como precursores sintéticos para la generación de nuevos compuestos posee limitaciones en cuando a la disponibilidad de la materia vegetal, rendimientos de extracción y procesos de purificación. Sin embargo, trabajar con la corteza de B. riedelianum permitió el aislamiento de grandes cantidades de kokusaginina y flindersiamina (400 mg de alcaloide puro / kg de corteza), y de glutinol (550 mg / kg de corteza) sin ejercer un daño irreversible al árbol. Encontrar actividades biológicas para los metabolitos de B. riedelianum y sus derivados como una fuente sustentable no forestable puede fomentar la preservación de la especie que se encuentra declarada en peligro de extinción desde el año 1998 por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN). De esta manera, se espera también que estos resultados sirvan de promoción para aquellos proyectos de reforestación que actualmente se encuentran en curso.
The present work deals with the structural diversification studies of the major secondary metabolites isolated from the bark of the “Guatambú blanco” (White guatambú) tree (Balfourodendron riedelianum), one of the main species of endemic trees of the Paranaense rainforest, of which the best conserved section is located in the province of Misiones, Argentina. Like most plants of the Rutaceae family, B. riedelianum produces foroquinoline alkaloids. Particularly in this work, kokusaginine and flindersiamne, the main alkaloids isolated from the bark, were used as starting materials for the preparation of new potentially bioactive compounds. The synthetic strategy was based on the reactivity of the position C-4 of the furoquinoline core towards nucleophiles. The new products were prepared by the Buchwald-Hartwig cross-coupling reaction with substituted anilines, in most cases under solvent-free conditions. Some of these products showed good antiparasitic activity against Trypanosoma cruzi. B. riedelianum also produces large quantities of the rare pentacyclic triterpene glutinol. This compound was also used as starting material to prepare a library of semi-synthetic compounds. Taking into account that the possible transformations are based on the hydroxyl group and the double bond of glutinol, four different strategies were employed most of them based on the oxidation of the functional groups. These strategies are: a) the formation of heterocycles fused to ring A, b) Oxidation and aromatization reactions on rings A and B, c) opening of ring A d) opening of ring B. All the synthesised compounds were evaluated on the effects on proliferation and cell death in different ER+ (MCF-7) and ER-(MDA-MB-231) breast cancer cell lines by colorimetric assays with MTT. Also, the glutinol derivatives were evaluated for antifungal activity against phytopathogenic fungi. Some glutinol derivatives were also evaluated for acetylcholinesterase (ACE) and butyrylcholinesterase (BuCE) activities, which are target enzymes for Alzheimer's disease. The use of natural products as starting materials for chemical diversification projects usually has the limitation of the ease and yields of extraction from the natural sources as well as ecological issues in terms of availability of the natural resource. However, the work with the bark of B. riedelianum provided good yields of the alkaloids kokusaginine and flindersiamine (400 mg of purified alkaloid / kg of bark) and glutinol (550 mg / kg of bark) from a small amount of bark which poses no harm to these very big trees. The discovery of new bioactive compounds from this sustainable resource may promote the preservation of this endangered species and boost the reforestation projects actually in course.
Fil: Valdez, María Belén. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.