Synthesis, characterization, and examination of antioxidant and biological features of differently functionalized hydrazones and pyrazolones

[J. B. Branković]

212 listova

Napredak hemijskih nauka u savremenom dobu doprineo je rešavanju brojnih praktičnih i egzistencijalnih pitanja, naročito u oblasti medicine i farmacije. Ipak, savremeni izazovi u oblasti javnog zdravlja ističu neophodnost kontinuiranih istraživanja, kako u dizajnu novih, tako i poboljšavanju postojećih lekova. Među raznovrsnim hemijskim entitetima, hidrazonski i pirazolonski strukturni motivi uživaju poseban status u medicinskoj hemiji, o čemu svedoči mnoštvo naučnih radova, preglednih članaka i odobrenih lekova. U okviru ove doktorske disertacije, uspešno je sintetisano i okarakterisano sedamdeset i četiri hidrazonska i pirazolonska derivata, koji su dalje podvrgnuti ispitivanju različitih bioloških aktivnosti. Teorijskim i eksperimentalnim metodama ispitan je njihov antioksidativni potencijal, pri čemu je ustanovljeno da pedeset i četiri derivata poseduje antiradikalska svojstva. Ispitivanjemcitotoksičnih efekata identifikovano je dvadeset i šest hidrazona koji indukuju smanjenje vijabilnosti ćelija, pri čemu pojedini ispoljavaju selektivno dejstvo prema ćelijama raka. Analizom redoks parametara konstatovano je da hidrazoni najverovatnije ispoljavaju citotoksičnost narušavanjem ćelijske redoks ravnoteže. Ispitivanjem antibakterijskih svojstava novosintetisanih hidrazona utvrđeno je da većina derivata ispoljava značajnu aktivnost prema odabranim bakterijskim sojevima. Teorijskim ispitivanjem interakcija pirazolona sa odabranim proteinima virusa SARS-CoV2 identifikovani su povoljni modaliteti i afiniteti vezivanja pojedinih derivata, što ukazuje na njihov antiviralni potencijal. Teorijskim ispitivanjem ADMET profila konstatovano je da testirana jedinjenja generalno ispunjavaju većinu kriterijuma kojima se procenjuje perspektivnost, bezbednost i efikasnost njihove potencijalne primene.

The advancement of chemical science in the modern era has played a significant role in addressing numerous practical and existential issues, particularly in medicine and pharmacy. However, current public health challenges underline the ongoing need for continuous research in the design of new drugs and enhancement of existing ones. Among diverse chemical entities, hydrazone and pyrazolone structural motifs hold a privileged status in medicinal chemistry, which is supported by numerous scientific papers, review articles, and approved drugs. In this doctoral dissertation, seventy-four hydrazone and pyrazolone derivatives were successfully synthesized, characterized, and screened for various biological activities. The antioxidant potential was assessed using theoretical and experimental methods, which revealed fifty-four compounds with antiradical properties. Cytotoxicity investigations identified twenty-six hydrazones that induce a decrease in cell viability, where some of them exhibited selectivity towards cancer cells. Analysis of redox parameters suggested that hydrazones presumably exhibit cytotoxicity by disrupting the cellular redox balance. Additionally, antibacterial investigations on the newly synthesized hydrazones revealed that most derivatives exhibit significant activity against selected bacterial strains. Theoretical studies regarding the interaction of pyrazolones with selected SARS-CoV-2 virus protein targets highlighted favorable binding modes and binding affinities of several derivatives, indicating their antiviral potential. Finally, theoretical analysis of ADMET profile revealed that the tested compounds generally fulfil most of the criteria that define the prospect, safety, and efficacy of their potential use.

N-acilhidrazoni, pirazoloni, DFT, antioksidativna aktivnost, citotoksičnost, antibakterijska aktivnost, molekulski doking, SARS-CoV-2, ADMET analiza

N-acylhydrazones, pyrazolones, DFT, antioxidant activity, cytotoxicity, antibacterial activity, molecular docking, SARS-CoV-2, ADMET analysis

547.288.3(043.3) 547.77(043.3)

Tekst