Thiazolidine carboxylic acid derivatives as antioxidant molecules; synthesis and evaluation

Abstract

Oksidatif stres, hücre içerisindeki serbest radikal konsantrasyonunda önemli bir artışa sebep olur. Bu artış hücresel savunma mekanizmaları tarafından önlenemediği taktirde hayati önem taşıyan biyolojik makromoleküllerin zarar görmesi söz konusu olur. Düşük moleküler ağırlıklı tiyoller grubunda bulunan glutatyon (GSH) molekülü, hücre içerisindeki başlıca antioksidan yapılardan birisidir. GSH molekülü, nörotoksik olduğu için hücre içerisinde sınırlı miktarda bulunan sistein aminoasidi kullanılarak sentezlenir. Oksidatif stres durumunda yeterli GSH sentezinin sağlanması için sistein hücre dışından temin edilmelidir. Ancak sistein aminoasidinin nükleofilik yapısı ve disülfit formu olan sistin molekülüne hızlıca dönüşebiliyor olması glutatyon sentezi için sisteinin organizmaya önilaç formunda verilmesini gerektirmektedir. Bu çalışmada, fizyolojik ortamda potansiyel olarak sisteine dönüşen o, m veya p sübstitüe (2RS,4R)-2-fenil-tiyazolidin-4-karboksilik asit türevlerinin (1-12) antioksidan özellikleri incelenmiştir. (2RS,4R)-2-fenil-tiyazolidin-4-karboksilik asit türevleri, bir dizi mono veya disübstitüe benzaldehit molekülünün L-sistein ile kondenzasyonu sonucunda sentezlenmiştir. Elde edilen bileşikler LC-MS, FT-IR , 1H NMR, 13C NMR ve elemental analiz yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. In vitro antioksidan aktiviteler 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil (DPPH) radikalini süpürme kapasitesinin belirlenmesi ve indirgenmiş bakırda antioksidan kapasitenin saptanması (CUPRAC) yöntemleri kullanılarak tayin edilmiştir. Yapılan bu çalışma ile bileşiklerin gösterdiği kayda değer miktardaki antioksidatif özelliğin, sadece sistein salımı ile değil tiyazolidin halkasının direkt olarak antioksidan özellik göstermesi ile de sağlandığı gösterilmiştir.

Oxidative stress that corresponds to a significant increase in free radical concentration in cells can cause considerable damage to crucial biological macromolecules if not prevented by cellular defense mechanisms. The low-molecular-weight thiol glutathione (GSH) constitutes one of the main intracellular antioxidants. It is synthesized via cysteine, an amino acid found only in limited amounts in cells because of its neurotoxicity. Thus, to ensure an efficient GSH synthesis in case of an oxidative stress, cysteine should be provided extracellularly. Yet, given its nucleophilic properties and its rapid conversion into cystine, its corresponding disulfide, cysteine is usually supplemented in a prodrug approach. In this study, the antioxidant properties of o, m or p substituted (2RS,4R)-2-phenyl-thiazolidine-4-carboxylic acid derivatives (1-12), heterocycles that potentially convert into cysteine in physiological conditions, were investigated. (2RS,4R)-2-phenyl-thiazolidine-4-carboxylic acid derivatives were synthesized by condensing L-cysteine with a series of mono or di substituted benzaldehydes. Compounds were characterized by LC-MS, FT-IR , 1H NMR, 13C NMR and elemental analisis. In vitro antioxidant properties were evaluated using the classical 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay and by determining the cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC). Compounds are shown to exhibit relevant antioxidative properties that are not only attributed to cysteine release but also to the direct antioxidant capacity of the thiazolidine cycle itself.