Synthesis and evaluation of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones derivatives as potential hypoglycaemic agents

Abstract Due to the severe side effects revealed by most of the currently used antidiabetic medicines, search for finding new and safe drugs to manage diabetes is continued. Naphthoquinones possessing strong antioxidant properties have been employed as candidates for diabetes therapy. Present study is aimed at finding the antioxidant and hypoglycaemic potential of some novel derivatives of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones (PAN) including chloro, nitro, methyl and bromo (5a-d) derivatives synthesized by single pot experiment. Product crystals were purified by TLC and characterized by FT-IR. The antioxidant potential of the compounds was assayed through DPPH radical scavenging and reducing power activities noted as UV-vis. absorbance. The DPPH assay has showed the powerful antioxidant activity of nitro and bromo derivatives, while the nitro derivative showed the significant reduction potential towards FRAP assay. Hypoglycaemic potential of the compounds was studied in rat animal model. All synthesized compounds revealed better hypoglycaemic activity; however, the chloro-derivative exhibited the more potent hypoglycaemic activity showing about 43% reduction in the mean blood glucose levels of the treated animals. As the bioreduction of naphthoquinones may be influenced by changing its redox properties, it has been noticed that the e-donating resonance effect (+R) of chloro group has shown the significant effects on biological activity through stabalization of its imine form which limits the potential of generation of free radicals during bioreduction of quinones and thus has been proposed as the reason of its hypoglycaemic activity. Future studies employing the properties of e-donating groups of PAN may optimize the drug-receptor interaction for better drug designing and drug development strategies against diabetes and also for the clinical trials.

Resumo Em razão dos graves efeitos colaterais causados pela maioria dos medicamentos antidiabéticos atualmente utilizados, continua a busca por novos medicamentos seguros para o controle do diabetes. As naftoquinonas, que possuem fortes propriedades antioxidantes, têm sido empregadas como candidatas à terapia do diabetes. O presente estudo visa encontrar o potencial antioxidante e hipoglicemiante de alguns novos derivados de 2-fenilamino-1,4-naftoquinonas (PAN), incluindo derivados de cloro, nitro, metil e bromo (5a-d) sintetizados por experimento em pote único. Os cristais do produto foram purificados por TLC e caracterizados por FT-IR. O potencial antioxidante dos compostos foi testado por meio de atividades de sequestro de radicais DPPH e redução de energia observada como absorção no UV-vis. O ensaio DPPH mostrou a poderosa atividade antioxidante dos derivados nitro e bromo, enquanto o derivado nitro mostrou o potencial de redução significativo para o ensaio FRAP. O potencial hipoglicêmico dos compostos foi estudado em modelo animal de rato. Todos os compostos sintetizados revelaram melhor atividade hipoglicemiante; no entanto, o derivado cloro apresentou atividade hipoglicêmica mais potente, com redução de 43% nos níveis médios de glicose no sangue dos animais tratados. Como a biorredução de naftoquinonas pode ser influenciada pela alteração de suas propriedades redox, notou-se que o efeito da doação eletrônica por ressonância (+R) do grupo cloro tem sido significativo na atividade biológica por meio da estabilização de sua forma imina, que limita o potencial de geração de radicais livres durante a biorredução de quinonas, e, portanto, tem sido proposto como a razão de sua atividade hipoglicemiante. Estudos futuros empregando as propriedades de grupos de doação eletrônica de PAN podem otimizar a interação droga-receptor para melhor planejamento de medicamentos e estratégias de desenvolvimento de medicamentos contra o diabetes e também para os ensaios clínicos.

Synthesis and evaluation of 2-phenylamino-1, 4-naphthoquinones derivatives as potential hypoglycaemic agents / Síntese e avaliação de derivados de 2-fenilamino-1, 4-naftoquinonas como potenciais agentes hipoglicemiantes

Due to the severe side effects revealed by most of the currently used antidiabetic medicines, search for finding new and safe drugs to manage diabetes is continued. Naphthoquinones possessing strong antioxidant properties have been employed as candidates for diabetes therapy. Present study is aimed at finding the antioxidant and hypoglycaemic potential of some novel derivatives of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones (PAN) including chloro, nitro, methyl and bromo (5a-d) derivatives synthesized by single pot experiment. Product crystals were purified by TLC and characterized by FT-IR. The antioxidant potential of the compounds was assayed through DPPH radical scavenging and reducing power activities noted as UV-vis. absorbance. The DPPH assay has showed the powerful antioxidant activity of nitro and bromo derivatives, while the nitro derivative showed the significant reduction potential towards FRAP assay. Hypoglycaemic potential of the compounds was studied in rat animal model. All synthesized compounds revealed better hypoglycaemic activity; however, the chloro-derivative exhibited the more potent hypoglycaemic activity showing about 43% reduction in the mean blood glucose levels of the treated animals. As the bioreduction of naphthoquinones may be influenced by changing its redox properties, it has been noticed that the e-donating resonance effect (+R) of 'chloro' group has shown the significant effects on biological activity through stabalization of its imine form which limits the potential of generation of free radicals during bioreduction of quinones and thus has been proposed as the reason of its hypoglycaemic activity. Future studies employing the properties of e-donating groups of PAN may optimize the drug-receptor interaction for better drug designing and drug development strategies against diabetes and also for the clinical trials.

Em razão dos graves efeitos colaterais causados pela maioria dos medicamentos antidiabéticos atualmente utilizados, continua a busca por novos medicamentos seguros para o controle do diabetes. As naftoquinonas, que possuem fortes propriedades antioxidantes, têm sido empregadas como candidatas à terapia do diabetes. O presente estudo visa encontrar o potencial antioxidante e hipoglicemiante de alguns novos derivados de 2-fenilamino-1,4-naftoquinonas (PAN), incluindo derivados de cloro, nitro, metil e bromo (5a-d) sintetizados por experimento em pote único. Os cristais do produto foram purificados por TLC e caracterizados por FT-IR. O potencial antioxidante dos compostos foi testado por meio de atividades de sequestro de radicais DPPH e redução de energia observada como absorção no UV-vis. O ensaio DPPH mostrou a poderosa atividade antioxidante dos derivados nitro e bromo, enquanto o derivado nitro mostrou o potencial de redução significativo para o ensaio FRAP. O potencial hipoglicêmico dos compostos foi estudado em modelo animal de rato. Todos os compostos sintetizados revelaram melhor atividade hipoglicemiante; no entanto, o derivado cloro apresentou atividade hipoglicêmica mais potente, com redução de 43% nos níveis médios de glicose no sangue dos animais tratados. Como a biorredução de naftoquinonas pode ser influenciada pela alteração de suas propriedades redox, notou-se que o efeito da doação eletrônica por ressonância (+R) do grupo "cloro" tem sido significativo na atividade biológica por meio da estabilização de sua forma imina, que limita o potencial de geração de radicais livres durante a biorredução de quinonas, e, portanto, tem sido proposto como a razão de sua atividade hipoglicemiante. Estudos futuros empregando as propriedades de grupos de doação eletrônica de PAN podem otimizar a interação droga-receptor para melhor planejamento de medicamentos e estratégias de desenvolvimento de medicamentos contra o diabetes e também para os ensaios clínicos.

Anti-infectious activity in plants of the genus Tabebuia / Actividad anti-infecciosa en plantas del género Tabebuia / Atividade anti-infecciosa em plantas do género Tabebuia

Infectious diseases are a worldwide public health problem. There is growing research in the field of new plant-based drugs for treating such diseases. Our objective was to perform a systematic literature review to evaluate the anti-infectious activity (antibacterial, antifungal, antiviral and antiparasitic) attributed to plants of the Tabebuia (Bignoniaceae) genus. We conducted a search for the period of 2000-2013 in ScienceDirect, Scopus, PubMed, Embase, Napralert and SciELO databases using the following MeSH terms: Tabebuia, biological activity, bioactive compounds, chemical compounds, diseases, traditional medicine, tropical infections, infections and treatment. We found ethnobotanical and experimental (in vitro) evidence supporting the use of Tabebuia species for treating infectious diseases. In addition, the compounds responsible for their antimicrobial activity have been isolated, and their structures have been elucidated, emphasizing among them naphthoquinones such as lapachol. Natural products isolated from Tabebuia plants may be an alternative for developing new anti-infectious agents.

Dada la importancia de las enfermedades infecciosas como problema de salud pública a nivel mundial y la búsqueda de nuevos medicamentos basados en plantas para tratar dichas enfermedades; se realizó una revisión sistemática de literatura con el fin de evaluar la actividad anti-infecciosa (antibacteriana, antifúngica, antiviral y antiparasitaria) reportada en plantas pertenecientes al género Tabebuia (Bignoniaceae). Las bases de datos fueron: ScienceDirect, Scopus, Pubmed, Embase y Napralert, SciELO, durante 2000 - 2013. Se utilizaron términos en MeSH como: Tabebuia, biological activity, bioactive compounds, chemical compounds, diseases, traditional medicine, tropical infections, infections and treatment. Existe evidencia tanto etnobotánica como experimental (in vitro) que soporta el uso de especies del género Tabebuia en el tratamiento de enfermedades infecciosas. Adicionalmente, se encontró reportado y se esclareció estructuralmente los compuestos responsables de la actividad antimicrobiana, donde se destacan naftoquinonas como el lapachol. Se concluye a partir de la revisión que los productos naturales aislados de las plantas del género Tabebuia podrían considerarse alternativas para el desarrollo de nuevos agentes anti-infecciosos.

Dada a importância das doenças infecciosas como problema de saúde pública a nível mundial e a procura crescente de novos medicamentos baseados em plantas para tratar tais doenças, realiza se uma pesquisa sistematizada da literatura com o fim de avaliar a atividade anti-infecciosa (antibacteriana, antifúngica, antiviral y antiparasitária) reportada em plantas pertenecientes ao género Tabebuia (Bignoniaceae). Foi realizada uma pesquisa nas bases de dados ScienceDirect, Scopus, Pubmed, Embase y Napralert, assim como em SciELO, durante o período 2000 - 2013, empregando os términos MeSH: Tabebuia, biological activity, bioactive compounds, chemical compounds, diseases, traditional medicine, tropical infections, infections and treatment. Existe evidencia tanto etnobotánica como experimental (in vitro) que suporta o uso das espécies do género Tabebuia no tratamento das doenças infecciosas e adicionalmente, há sido isolado e identificado estruturalmente os compostos responsáveis da sua atividade antimicrobiana, donde se destacam as naftoquinonas como o lapachol. Os produtos naturais isolados de plantas do género Tabebuia poderiam considerar se como uma alternativa para o desarrolho de novos agentes anti-infecciosos.

In vitro antimalarial activity of fractions and constituents isolated from Tabebuia billbergii / Actividad antimalárica in vitro de fracciones y constituyentes aislados de Tabebuia billbergii

Introduction: in vitro antimalarial activity of naphthoquinones (1-5), isolated from Tabebuia billbergii (Bureau & K. Schum.) Standl., was investigated. Tabebuia billbergii, commonly known as guayacán, is a plant traditionally used in the Amazon in numerous conditions like bacterial and fungal infections, fever, syphilis, malaria, trypanosomiasis, as well as stomach and bladder disorders, and tumours. Objective: to study the dichloromethane extracts of both the trunk and the inner bark of Tabebuia billbergii and to demonstrate the antimalarial activity of some of its bioactive components. Methods: some bioactive components were evaluated for the antimalarial activity against Plasmodium berghei, by using the inhibition of the differentiation cycle of the parasite measure by the ³H-hypoxanthine incorporation and compared to that obtained for chloroquine. Results: conventional chromatographic techniques and bioassay-guided fractionation (Artemia salina) allowed isolating from the active fractions one naphthoquinone (lapachol) and four naphtho-furan-4,9-diones. These compounds proved to have an important antiplasmodial effect, with very encouraging IC50's, especially when compared to the results shown by Chloroquine in the same experiment. In addition, two triterpenes, β-sitosterol and stigmasterol, were obtained from the bark. Conclusions: the activity-guided fractionation (A. salina) of dichloromethane extracts of the trunk and the inner bark of Tabebuia billbergii led to the isolation and the identification of five quinonoid compounds with antiplasmodial effect. The significant inhibitory activity in vitro against Plasmodium berghei observed for compound 2-acetyl-naphtho-[2,3b]-furan-4,9-dione allow us to present them as a potential antimalarial compound.

Introducción: se evaluó la actividad antimalárica in vitro de una serie de naftoquinonas (1-5), aisladas de Tabebuia billbergii (Bureau & K. Schum.) Standl., que es conocida comúnmente como guayacán, una planta utilizada tradicionalmente en la Amazonía en numerosos problemas de salud como infecciones bacterianas y fúngicas, fiebre, sífilis, paludismo, tripanosomiasis, así como en problemas estomacales, tumores y trastornos de la vejiga. Objetivo: estudiar los extractos en diclorometano tanto del tronco como la corteza interna de Tabebuia billbergii y evaluar la actividad antimalárica de algunos de sus componentes bioactivos. Métodos: la actividad antimalárica contra Plasmodium berghei se evaluó en algunos componentes bioactivos, por la inhibición del ciclo de la diferenciación de la medida de los parásitos mediante la incorporación de 3H-hipoxantina y se comparó con la obtenida para la cloroquina. Resultados: a través de técnicas cromatográficas convencionales y el fraccionamiento guiado por bioensayo (Artemia salina) se aislaron de las fracciones activas, una naftoquinona (lapachol) y 4 nafto-furan-4,9-dionas. Estos compuestos presentaron un efecto antiplasmodial importante, con buenos valores de IC50, especialmente cuando se compara con los resultados mostrados por la cloroquina en el mismo experimento. Además, se obtuvieron de la corteza 2 triterpenos, β-sitosterol y estigmasterol. Conclusiones: el fraccionamiento guiado por Artemia salina de los extractos en diclorometano del tronco y la corteza interna de Tabebuia billbergii, condujo al aislamiento y la identificación de 5 compuestos de naturaleza quinoidal con efecto antiplasmódicol. La actividad in vitro contra Plasmodium berghei observada para el compuesto 2-acetil-nafto-[2,3 b]-furan-4,9-diona, permite proponerlo como un potencial compuesto antimalárico.

Estudo da ação antineoplásica da Tabebuia avellanedae (Ipê-Roxo) na carcinogênese induzida pelo azoximetano em camundongos / Study of the antineoplastic action of Tabebuia avellanedae in carcinogenesis induced by azoxymethane in mice

PURPOSE: To study the antitumor action of Tabebuia avellanedae in experimentally induced colon carcinogenesis by azoxymethane in mice. METHODS: Fifty (n=50) mice were divided into five groups: in group I azoxymethane (AOM) was administered, in Group II - β-lapachone, in group III - vehicle (diluent) and in group IV - vehicle + AOM and finally in group V - β-lapachone + AOM. RESULTS: It was observed the presence of aberrant crypt foci in all animals of groups I and IV, 50 percent in group II and 90 percent in group V. CONCLUSION: The β-lapachone extracted from the Tabebuia avellanedae showed no protective effect of lesions induced by azoxymethane in colon of mice.

OBJETIVO: Estudar a ação antitumoral da Tabebuia avellanedae (Ipê-Roxo) na carcinogênese colônica induzida experimentalmente pelo azoximetano em camundongos. MÉTODOS: Foram utilizados 50 camundongos divididos em 5 grupos: grupo I administrado Azoximetano (AOM); grupo II - β-lapachona; grupo III - veículo (diluente); grupo IV - veículo + AOM; e grupo V - β-lapachona + AOM. RESULTADOS: Observou-se presença de focos de criptas aberrantes em todos os animais dos grupos I e IV, 50 por cento no grupo II e 90 por cento no grupo V. CONCLUSÃO: A β-lapachona extraída da Tabebuia avellanedae não apresentou efeito protetor das lesões induzidas pelo azoximetano em cólon de camundongos.

Antraquinonas e naftoquinonas do caule de um espécime de reflorestamento de Tectona grandi (Verbenaceae) / Anthraquinones and naphtoquinones from the bark of Tectona grandis (Verbenaceae) reforestation specimen

O fracionamento do extrato hexânico do caule de um espécime de reflorestamento de Tectona grandis (Verbenaceae), através de procedimentos fitoquímicos clássicos, levou ao isolamento das naftoquinonas lapachol e desidro-a-lapachona e das antraquinonas tectoquinona e obtusifolina. As estruturas das substâncias foram caracterizadas através da análise de métodos espectrométricos de RMN. Este é o primeiro estudo fitoquímico de um espécime de reflorestamento de Tectona grandis, no Brasil, sendo o objetivo principal deste trabalho a comprovação da presença de tectoquinona em espécimes cultivados.

The hexane extract of the bark of Tectona grandis (Verbenaceae) afforded two anthraquinones and two naphtoquinones. Their caracterizations were obtained through NMR spectroscopic techniques. This is the first phytochemical study of the bark of Tectona grandis reforestation specimen in Brazil. The main interest in this work is proving the presence of tectoquinone in reforestation specimen.

Estudo quimico de Zeyheria montana M. (bolsa de pastor)

Do extrato hexânico das raízes de Zeyheria montana M., uma Bignoniácea conhecida como bolsa‑de‑pastor, empregada popularmente contra doenças de pele, foram isolados os seguintes compostos: lapachol, α‑lapachona, desidro‑α‑lapachona, 4‑hidróxi­-α‑lapachona, β‑sitosterol, ácido esteárico e uma mistura de ácidos graxos. Estas substancias foram identificadas por métodos espectrométricos usuais e/ou comparação com amostras autênticas. No cromatograma do extrato etanólico, obtido por CLAE, foram identificados os picos correspondentes às naftoquinonas isoladas e ao ácido esteárico. A ocorrência de naftoquinonas nas raizes de Z. montana e a atividade antimicrobiana comprovada para o lapachol e a α‑lapachona justificam o uso popular desta espécie.

Zeyheria montana M. (Bignoniaceae) is a widespread species in the Cerrado area of Minas Gerais, Brazil, and is popularly known as bolsa‑de‑pastor. In the Brazilian tradicional medicine its roots are used for the treatment of skin diseases. Several species of Bignoniaceae contain naphthoquinones, and lapachol was previously reported in the stem wood of Z. digitalis. This paper describes the isolation of three naphtoquinones from Z. montana stem barks, namely α‑lapachone, dehydro‑α‑lapachone and 4‑hydroxy‑α‑lapachone, besides lapachol, stearic acid and β‑sitosterol. Furthermore, we report the HPLC fingerprint for the species, which allowed the identification of the isolated compounds, except β‑sitosterol. Since the in vitro antimicrobial activity of lapachol and α‑lapachone has been previously described, the presence of these naphthoquinones in the roots of Z. montana corroborates its popular use for the treatment of skin diseases.