Isolation, synthesis and structure elucidation of natural and synthetic carotenoids  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83898
Type K
Principal investigator Deli, József
Title in Hungarian Természetes és mesterséges karotinoidok izolálása, előállítása, szerkezetvizsgálata
Title in English Isolation, synthesis and structure elucidation of natural and synthetic carotenoids
Keywords in Hungarian karotinoid, izolálás, szintézis, szerkezetvizsgálat
Keywords in English carotenoid, isolation, synthesis, structure elucidation
Discipline
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Ortelius classification: Organic chemistry
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)20 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Pharmacognosy (University of Pécs)
Participants Agócs, Attila
Gulyás, Gergely
Lóránd, Tamás
Nagy, Veronika
Turcsi, Erika
Starting date 2011-02-01
Closing date 2015-01-31
Funding (in million HUF) 23.976
FTE (full time equivalent) 5.21
state closed project
Summary in Hungarian
Folytatva a karotinoid kémiai munkacsoport hagyományos kutatási területeit, munkánk során természetes és mesterséges karotinoidok izolálását, előállítását, szerkezetigazolását végezzük el. A fő kutatási területek: egy panamai kutatócsoporttal együttműködve egzotikus trópusi gyümölcsökből új szerkezetű, kappa-végcsoportot tartalmazó karotinoidokat, illetve ezek prekurzorait izoláljuk, és meghatározzuk szerkezetüket.
Karotinoid-5,6-epoxidok (beta-karotin-5,6-epoxid, -5,6,5',6'-diepoxid, anteraxantin, violaxantin) tömény sav hatására bekövetkező átalakulásainak vizsgálata során tisztázzuk a keletkező termékek (hemiketálok) szerkezetét, térszerkezetét.
Vizsgáljuk a növényi karotinoidok (lutein, zeaxantin, kapszantin, kapszorubin) peroxinitrittel való reakcióját. Azonosítjuk a reakcióban a karotinoidokból keletkező oxidációs termékeket.
Karotinoid-flavonoid konjugátumokat kívánunk előállítani, melyek remélhetőleg mindkét vegyülettípus biológiai hatását megőrzik. A kapcsolásban résztvevő flavonoidok szintézise is a projekt részét képezi. Retinol, beta-apo-8'-karotin-8'-ol, izo-zeaxantin, beta-kriptoxantin, lutein és zeaxantin kapcsolását tervezzük flavonoidokkal.
Folytatjuk a karotinoid-glikozidok előállítására tett kísérleteinket. Karotinoid-alkoholok modern módszerekkel való glikozilezése mellett további vizsgálatokat végzünk a karotinoidokból savas közegben kialakuló kationok és szénhidrátok kapcsolására.
Summary
As a continuation of the traditional research field of our group we plan to perform the isolation, transformation and structure elucidation of natural and semisynthetic carotenoids. The research topics are the following.
Relating to our previous research work on paprika carotenoids, we plan the isolation and structure elucidation of new carotenoids containing kappa-end group from tropical fruits. We perform the carotenoid analysis of these fruits and isolate all carotenoids with kappa-end group, and their precursors. All compounds will be characterized by their UV-VIS, CD, NMR and mass spectra.
We investigate the reaction of different carotenoid 5,6-epoxides (beta-carotene 5,6-epoxide and 5,6,5’,6’-diepoxide, antheraxanthin, lutein 5,6-epoxide, violaxanthin, neoxanthin) with concentrated acid and try to clarify the structure of the gained hemiketals.
We plan to investigate the reaction of plant carotenoids with peroxynitrite. We focus our research on lutein, zeaxanthin, capsanthin, capsorubin with peroxynitrite and its reaction products. All major reaction products will be investigated and indentified.
Synthesis of carotenoid-flavonoid conjugates: We plan to utilise retinol, beta-apo-8’-caroten-8’ol, isozeaxanthin, β-cryptoxanthin, lutein and zeaxanthin for coupling with flavonoids.
Synthesis of carotenoid glycosides: the aims of our work is the investigation of the direct glycosylation of carotenoid alcohols (retinol, beta-cryptoxanthin, lutein, zeaxanthin) by modern glycosylation methods (Ferrier reaction, use of glycosyl-trichloroacetimidate donors, enzymatic glycosylation, etc.) Coupling of carbohydrates with carotene cations is an alternative way to obtain isocarotenoid glycosides.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Elvégeztük több közép-amerikai növény termésének analízisét. Mindegyik növényi forrás tartalmazott -végcsoportú karotinoidokat. A mamey extraktumban számos, korábban nem izolált karotinoidot találtunk, valamint kimutattuk a kappa-karotinoidok prekurzorait is. Elvégeztük a vérehulló fecskefű (Chelidonium majus L.) virágának és a vadrózsa (Rosa canina L.) bogyójának teljes karotinoid analízisét. Izo-zeaxantint savval, majd N-acetil-ciszteinnel kezelve olyan származék keletkezett, amelyben a cisztein a kénatomon keresztül 4-es helyzetben kapcsolódik a karotinhoz. A védőcsoport eltávolítása vízoldható származékot eredményez. Karotinoid-glikozidokat állítottunk elő kétféle glikozilezési módszerrel: triklór-acetimidát ill. triacetil-glükál donorokkal. Megfelelő kitermelést zeaxantinnal és kapszantinnal sikerült elérni. Elsőként állítottuk elő kapszantin-glikozidokat, ezek a természetben sem ismertek. Hidroxi-karotinoidokat észteresítettünk 4-pentinsavval. A spacer előállítását 1,6-hexándiol monotozilezésével, majd a tozilcsoport azid-funkcióra való cseréjével végeztük. A spacer flavonoidokhoz (kvercetin, krizin, daidzein) való kapcsolása három lépésben valósítható meg. A védőcsoportok eltávolítása után a flavonoid azidokat a karotinoidok pentinoát észtereihez tervezzük kapcsolni azid-alkin click-reackióval.
Results in English
Carotenoid analysis of various plants from Central America was performed. The analysis showed the presence of kappa-carotenoids in each source. Novel carotenoids were found in the extracts of mamey, as well as the precursors of kappa-carotenoids were also detected. Total carotenoid analysis of the flower of Chelidonium majus L. and that of the berry of Rosa canina L. was performed. The treatment of isozeaxanthin with acid and N-acetylcystein resulted in the formation of a carotenoid-cystein conjugate, in which the cystein moiety is attached through its sulfur atom in position 4 of the carotenoid. After deprotection the product was water-soluble. Carotenoid-glycosides were prepared by direct glycosylation of carotenoid alcohols with two methods: with trichloroacetimidate and triacetyl glucal donors. Zeaxanthin and capsanthin gave the target glycosides in good yields. Capsanthin glycosides, unknown in Nature, were prepared first with these methods. Carotenoid alcohols were esterified with 4-pentynoic acid. A spacer was synthesized by the monotosylation of 1,6-hexanediol, and its substitution with azide. The coupling of the spacer to the flavonoids (quercetin, chrysin, daidzein) can be performed in 3 steps. After deprotection the flavonoid azides are planned to couple with pentynoate esters of carotenoids by click reaction.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83898
Decision
Yes





 

List of publications

  
Murillo, E., Nagy, V., Agócs, A., Deli, J.: Carotenoids with κ-end group, In: Carotenoids: Food Sources, Production and Health Benefits ed.: Yamaguchi, M. Chapter 3. pp. 49-78. Nova Science Publishers, Inc. New York, 2013
Gulyás-Fekete, G., Murillo, E., Kurtán, T., Papp, T., Illyés, T.Z., Drahos, L., Visy, J., Agócs, A., Turcsi, E., Deli, J.: Cryptocapsinepoxide-Type Carotenoids from Red Mamey, Pouteria sapota, Journal of Natural Products 76 (4) 607-614, 2013
Háda, M., Nagy, V., Deli, J., Agócs, A.: Hidrofil karotinoidok, Magyar Kémiai Folyóirat 119 (2-3) 115-119, 2013
Deli J., Vasas G., Parizsa P., Hajdú G., Szabó I., Marton K.: Carotenoid compostion of three Hungarian algae species, Book of Abstracts and Proceedings of the 7th International Congress on Pigments in Food Eds.: Coïsson, J.D., Travaglia, F., Arlorio, M. pp. 54-56, 2013
Agócs A., Háda M., Nagy V., Deli J.: Synthesis of water-soluble carotenoids via click-reaction, Book of Abstracts and Proceedings of the 7th International Congress on Pigments in Food Eds.: Coïsson, J.D., Travaglia, F., Arlorio, M. pp. 58-60, 2013
Hanaura, M., Agócs, A., Böddi, K., Deli, J., Nagy, V.: New methods in the synthesis of carotenoid glycosides, Tetrahedron Letters 55, 3625-3627 (2014), 2014
Murillo, E., McLean, L., Britton, G., Agócs, A., Nagy, V., Deli, J.: Sapotexanthin, an A Provitamin Carotenoid Isolated from Mamey (Pouteria sapota), Journal of Natural Products 74, (2) 283-285, 2011
Gulyás-Fekete, G., Murillo, E., Kurtán, T., Papp, T., Illyés, T.Z., Drahos, L., Visy, J., Agócs, A., Turcsi, E., Deli, J.: Cryptocapsinepoxide-Type Carotenoids from Red Mamey, Pouteria sapota, Journal of Natural Products 76 (4) 607-614, 2013
Deli, J., Gonda, S., L. Nagy, L.ZS., Szabó, I. Gulyás-Fekete, G. Agócs, A. Marton, K., Vasas, G.: Carotenoid Composition of three Bloom-forming Algae Species, Food Research International 65, 215-223, 2014
Horváth, Gy., Kemény, A., Barthó, L., Molnár, P., Deli, J., Szente, L., Bozó, T., Pál, Sz., Sándor, K., Szőke, É., Szolcsányi, J., Helyes, Zs.: Effects of some natural carotenoids on TRPA1- and TRPV1-induced neurogenic inflammatory processes in vivo in the mouse skin, Journal of Molecular Neuroscience (in press), 2015
] Molnár, P., Horváth, Gy., Turcsi, E., Deli, J., Kavase, M., Satoh, K., Tanaka, T., Tani, S., Sakagami, H., Gyémánt, N., Molnár, J.: Carotenoid composition and in vitro pharmacological activity of Rose hips, Acta Biochimica Polonica 59 (1), 129-132, 2012
Agócs, A., Hanaura, M., Deli, J., Nagy, V.: New Methods in the Synthesis of Carotenoid Glycosides, Carotenoid Science Vol. 18 (June), 33, 2014
Horváth, Gy., Molnár, P., Takács, T., Turcsi, E., Deli, J.: Investigation of carotenoid composition in flowers of Chelidonium majus L. with CLC and HPLC techniques, Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 57, 2011
Molnár, P., Horváth, Gy., Turcsi, E., Deli, J., Kavase, M., Satoh, K., Tanaka, T., Tani, S., Sakagami, H., Gyémánt, N., Molnár, J.: Carotenoid composition and in vitro pharmacological activity of Rose hips, Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 27, 2011
Yasui, H., Maoka, T., Molnár, J., Vincze, I., Molnár, P., Deli, J., Spengler, G., Zalatnai, A.: Quenching effect on singlet oxygen, suppression against generation of reactive oxygen species and melanin synthesis in skin, and inhibition of multidrug resistance in cancer cells by capsorubin and capsanthin, Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 71, 2011
Deli J.: Isolation and Analysis of Carotenoids from Zechmeister till today, Carotenoid Science Vol. 18 (June), 42, 2014
Gulyás, G., Lóránd, T., Agócs, A., Deli, J.: Carotenoid-flavonoid hybrids, 20th International Conference on Organic Synthesis, Budapest, 2014.06.29-07.04. Abstract of Books P34., 2014
Háda, M., Petrovics, D., Nagy, V., Böddi, K., Deli, J., Agócs A.: First Synthesis of PEG-Carotenoid Conjugates, Tetrahedron Letters 52 (25), 3195-3197, 2011
Háda, M., Nagy, V., Takátsy, A., Deli, J., Hait, J., Agócs, A.: Introduction of click chemistry to carotenoids, Tetrahedron Letters 53 (19), 2480-2482, 2012
Deli, J., Murillo, E., Nagy, V., Agócs, A: Carotenoids with kappa-end group: retrospect and recent progress, Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 49 (2011), 2011
Deli, J., Turcsi, E., Szabó, I., Mosquera, Y., Murillo E.:: Carotenoid composition of mamey fruit (Pouteria sapota), Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 55 (2011), 2011
Murillo, E., Mosquera, Y., Kurtán, T., Gulyás-Fekete, G., Deli, J.: Isolation and characterization of two novel capsorubin like carotenoids in the red mamey (Pouteria sapota), Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 60-61 (2011), 2011
Gulyás-Fekete, G., Murillo, E., Kurtán, T., Papp, T., Illyés, T.Z., Drahos, L., Agócs, A., Deli, J.:: Cryptocapsin epoxides, new carotenoids isolated from mamey (Pouteria sapota), Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 56-57 (2011), 2011
Zand, A., Agócs, A., Deli, J. Nagy, V.: Carotenoids conjugated with cysteine, Acta Biologica Cracoviensia 53 (Suppl. 1) 61 (2011), 2011
Murillo, E., Mosquera, Y., Kurtán, T., Gulyás-Fekete, G., Nagy, V., Deli, J.: Isolation and Characterization of Two Novel Capsorubin Like Carotenoids from the Red Mamey (Pouteria sapota), Helvetica Chimica Acta 95 (6), 983-988, 2012
Zand, A., Agócs, A., Deli, J., Nagy, V.: Carotenoid-cysteine conjugates, Acta Biochimica Polonica 59 (1), 149-150, 2012
Háda, M., Nagy, V., Deli, J., Agócs, A.: Water-Soluble Carotenoids: Recent Progress, Molecules 17 (5), 5003-5012, 2012
Molnár, J., Serly, J., Pusztai, R, Vincze, I., Molnár, P., Horváth, Gy., Deli, J., Maoka, T., Zalatnai, A., Tokuda, H., Nishino, H.: Putative Supramolecular Complexes Formed by Carotenoids and Xanthophylls with Ascorbic Acid to Reverse Multidrug Resistance in Cancer Cells, Anticancer Research 32 (2), 507-518, 2012




 

Events of the project

  
2014-01-13 10:30:25
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet (Pécsi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Farmakognózia Tanszék (Pécsi Tudományegyetem).
2013-01-24 13:46:16
Résztvevők változása



Back »