Synthesis and in vitro Studies of Pyrone Derivatives as Scavengers of Active Oxygen Species

Summary

The antioxidant properties of eleven α-pyrones and four γ-pyrones were evaluated by means of three different tests: reduction of the stable free radical, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), superoxide anion scavenging assay and lipid peroxidation assay. In the DPPH test, 6-aryl-5,6-dihydro-4-hydroxypyran-2-ones (3) and 4-hydroxypyran-2-one (5f) were the most active derivatives with IC₅₀ values ranging from 36.7 to 394 µmol/l. Potent superoxide anion scavenging properties appeared in derivatives possessing phenol moieties. Thus phenolic pyrones 5e and 5f exhibited a note-worthy activity (IC₅₀ = 0.180 and 0.488 mmol/1, respectively) when reference Compound, ascorbic acid, demonstrated only 24 % inhibition at a concentration of 1 mg/mL. In addition derivative 5f significantly inhibited the Fe²⁺/ADP/ascorbate-induced lipid peroxidation of rat liver microsomes with an IC₅₀ value of 0.069 mmol/1. Due to its multiple mechanism of protective action, compound 5f may be useful for the treatment of oxidative tissue injury in human disease.

Zusammenfassung

Synthese und In-vitro-Untersuchungen von Pyron-Derivaten als Sauerstoffradikalfänger

Mittels drei verschiedener Tests zur Begrenzung des freien 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl- (DPPH) -stabilen Radikals, zum Einfangen des Superoxidanions und zur Hemmung der Lipidperoxidation wurde die antioxidative Wirkungsqualität von 11 α- und γ-Pyronen ausgewertet. Mit IC₅₀-Werten im Bereich von 36,7 bis 394 µmol/1 erwiesen sich 6-Aryl-5,6-dihy-dro-4-hydroxypyran-2-on (3) und 4-Hy-dropyran-2-on (5f) im DPPH-Test als die aktivsten Derivate. Dabei wurde bei Verbindungen, die eine Phenolgruppe besaßen, eine potente Radikalfänger-Aktivität gegen Superoxid-Anionen ermittelt. Wäh-rend die Referenzsubstanz Ascorbinsäure bei einer Konzentration von 1 mg/ml eine prozentuale Hemmung von nur 24 % verzeichnete, wiesen die Phenolpyrone 5e und 5f eine bemerkenswerte Aktivität auf (IC₅₀ = 0,180 bzw. 0,488 mmol/l). Somit hemmte Verbindung 5f mit einem IC₅₀-Wert von 0,069 mmol/1 die Fe²⁺/ADP/Ascorbat-abhängige Lipidperoxidation in Lebermikrosomen von Ratten signifikant. Demnach könnte Verbindung 5f dank ihrer vielseitig protektiven Wirkungsmechanismen als effizientes Therapeutikum zur Reparation radikalvermittelter Gewebeschädigungen bei Humanpathologien eingesetzt werden.

Key words

Antioxidants - Pyrones, in vitro studies, synthesis - Radical scavengers