Szerves-, biomolekuláris- és gyógyszerkémia (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Szerves kémia
zsűri
Kémia 2
Kutatóhely
Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet (Pécsi Tudományegyetem)
projekt kezdete
2009-09-01
projekt vége
2012-08-31
aktuális összeg (MFt)
7.847
FTE (kutatóév egyenérték)
2.25
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A pályázatban az irodalomban eddig még nem vizsgált karotinoid dendrimerek előállítását tervezem elsősorban di- és trihidroxi, valamint di- és trikarboxil magokkal. A különböző mono- és bifunkciós karotinoidokkal változatos alakú molekulákat kaphatunk melyekben 2-3 karotinoid molekula kapcsolódik össze. Ezek az anyagok fontosak és érdekesek lehetnek a karotinoidok aggregációjának, valamint antioxidáns hatásának tanulmányozásában. Ez utóbbi intézetünkben is elvégezhető, így lehetőség nyílik a karotinoid-monomerek és az előállítani kívánt dendrimerek összehasonlítására. Tervezem továbbá az irodalomban leírthoz hasonlóan és új módszerekkel vízoldható karotinoidok, ezen belül glikozidszármazékok és polietilénglikol-származékok előállítását is, melyek biológiai szerepe részben már ismert, további vizsgálatuk érdekes lehet. A vízoldható karotinoidok és a már eddig előállított dimerek iránt a gyógyszeripar, illetve biotechnológiai cégek is érdeklődést mutatnak. Amennyiben lehetséges a két tématerületet össze is kapcsolom olyan dendrimerek előállításával, melyek poláris végcsoportot, vagy polietilénglikol láncokat tartalmaznak végcsoportként vagy összekötő elemként, így vízben való oldhatóságuk várhatóan növekszik. A munka során lehetőség nyílhatna néhány olyan újfajta kapcsolási reakció, mint például a „click-reakció”, vagy más cikloaddíciós reakciók tanulmányozására a karotinoidok körében, mivel az ilyen irányú kutatások az elmúlt 10-20 évben meglehetősen visszaszorultak.
angol összefoglaló
In this project the synthesis of carotenoid dendrimers from di- and trihydroxi, and di- and tricarboxyl aromatic core molecules is planned. Applying various mono- and bifunctional carotenoids a great variation of molecules can be achieved – up till now not documented in the literature - with 2-3 carotenoid „arms”. These can be important in the aggregation studies of the carotenoids or could have other (elevated) antioxidant activity than „native” carotenoids. The antioxidant activity of the new compounds and the native ones can be compared on cell culture level in our institute. In the second part of the project the main goal is the synthesis of water-soluble carotenoids applying new methods with covalently bonded polyethyleneglycol derivatives and also the synthesis of new kind of molecules (e.g. carotenoid glycosides). The sometimes unique biological properties and the antioxidant activity of these compunds have been already investigated on some examples. If it is possible the two fields will be connected with the synthesis of dendrimers with polar moieties on the „arm” or with polyethyleneglycol spacers in the molecules which may cause for these compounds better dispersibility in water. The syntheses of the target compounds would allow us to try out the application of novel coupling reactions (click-reaction, cycloadditions) among carotenoids to extend the variety of synthetic methods that are rather restricted in carotenoid chemistry.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A projekt első felében elvégeztük a tervezett karotinoid dimerek és trimerek szintézisét aromás magokkal kétféle megközelítéssel, elfogadható kitermeléssel.
A projekt második és harmadik évéban vízoldható (hidrofil) származékok előállítására fektettük a hangsúlyt. Sikerült egyszerű módszert kidolgoznuk polietilén-glikol (PEG)-karotinoid konjugátumok előállítására elsősorban észteresítési reakciókkal. Számos hidroxi- és dihidroxi-karotinoid szukcináthoz kapcsoltunk mono- (PEG-550-OMe) és bifunkcionális (tetra- és oktaetilénglikol) polietilén-glikolokkal.
Az oldhatósági vizsgálatok alapján szinte egyenes arányosság van a termékek vízoldhatósága és PEG tartalma között.
Sikerült több lépésben olyan trimereket is előállítanunk, ahol a központi mag és a karotinoid rész között rövidebb-hosszabb PEG összekötő elem található.
A vízoldható karotinoidok témaköréhez kapcsolódva karotinoid-glikozidokat is előállítottunk új módszerrel.
A tioglikozidokhoz hasonló módszerrel "tioaminosavat", ciszteint kapcsoltunk karotinhoz a vízoldhatóság növelése céljából.
Előzetesen máj- és retinasejttenyészeten vizsgálva az antioxidáns hatást egyes vegyületek -különösen a hidrofil származékok- kiugróan jó eredményt adtak a kiindulási karotinoidokhoz képest.
Először végeztünk alkin-azid “click”-reakciót karotinoidszármazékokkal, a reakciókörülmények optimalizálása után mPEG-550-azidot karotinoid-pentinoátokkal reagáltatva vízoldható triazolszármazékokat kaptunk jó kitermeléssel.
kutatási eredmények (angolul)
In the first part of the project two approaches were successfully applied for the synthesis of the planned carotenoid dimers and trimers with aromatic cores. The esterification reactions gave acceptable yields.
In the second half of the project the emphasis was layed on the production of water-soluble (hidrophilic) carotenoid derivatives. A simple method was developed for the synthesis of polyethylene glycol (PEG)- carotenoid conjugates by esterification. Several hydroxi- and dihydroxi carotenoid succinates were coupled to mono- (PEG-550-OMe) and bifunctional polyethylene glycols.
Based on solubility studies there is a clear correlation between the water solubility of the products and their PEG content.
In several steps trimers were synthesized, in which the central core and the carotenoid is connected through a PEG spacer.
Carotenoid thioglycosides were synthesized with a new method using carotenoid dications.
Similarly as with tioglycosides a "thio amino acid", cystein was coupled to carotenoids to echance water dispersibility.
Preliminary studies on the antioxidant activity of the synthetized products showed excellent protective properties from oxidative stress especially in the case of hydrophilic carotenoids.
We published the first alkyne-azide click reaction using carotenoid derivatives. After optimizing the conditions mPEG-550-azide was reacted with carotenoid-pentynoates to give water-soluble triazols with good yields.
Magdolna Háda, Veronika Nagy, Gergely Gulyás-Fekete, József Deli, Attila Agócs: Towards Carotenoid Dendrimers: Carotenoid diesters and triesters with aromatic cores, Helvetica Chimica Acta, 2010
Veronika Nagy, Attila Agócs, Erika Turcsi, József Deli: Experiments on the synthesis of carotenoid glycosides, Tetrahedron Letters, 2010
Magdolna Háda, Dóra Petrovics, Veronika Nagy, Böddi Katalin, József Deli, Attila Agócs: First synthesis of PEG-carotenoid conjugates, Tetrahedron Letters, 3195-3197, 2011
Afshin Zand, Attila Agócs, József Deli, Veronika Nagy: Carotenoid-cysteine conjugates, Acta Biochimica Polonica, 2012, 149-150, 2012
Magdolna Háda, Veronika Nagy, Anikó Takátsy, József Deli, Jan Hait, Attila Agócs: Introduction of click chemistry to carotenoids, Tetrahedron Letters (2012), 2480-2482, 2012
Magdolna Háda, Veronika Nagy, József Deli and Attila Agócs: Hydrophilic Carotenoids: Recent Progress, Molecules (2012), 17, 5003-5012, (invited review), 2012
