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Carvalho DB, das Neves AR, Portapilla GB, Soares O, Santos LBB, Oliveira JRS, Vianna LS, Judice WAS, Cardoso IA, Luccas PH, Nonato MC, Lopes NP, de Albuquerque S, Baroni ACM. Repurposing of 5‐nitrofuran‐3,5‐disubstituted isoxazoles: A thriving scaffold to antitrypanosomal agents. Arch Pharm (Weinheim) 2022; 356:e2200472. [PMID: 36534890 DOI: 10.1002/ardp.202200472] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/09/2022] [Revised: 11/26/2022] [Accepted: 11/28/2022] [Indexed: 12/23/2022]
Abstract
Chagas disease (CD) is a neglected disease caused by the protozoan Trypanosoma cruzi. The two drugs used in the treatment schedules exhibit adverse effects and severe toxicity. Thus, searching for new antitrypanosomal agents is urgent to provide improved treatments to those affected by this disease. 5-Nitrofuran-isoxazole analogs were synthesized by cycloaddition reactions [3+2] between chloro-oximes and acetylenes in satisfactory yields. We analyzed the structure-activity relationship of the analogs based on Hammett's and Hansch's parameters. The 5-nitrofuran-isoxazole analogs exhibited relevant in vitro antitrypanosomal activity against the amastigote forms of T. cruzi. Analog 7s was the trending hit of the series, showing an IC50 value of 40 nM and a selectivity index of 132.50. A possible explanation for this result may be the presence of an electrophile near the isoxazole core. Moreover, the most active analogs proved to act as an in vitro substrate of type I nitroreductase rather than the cruzain, enzymes commonly investigated in molecular target studies of CD drug discovery. These findings suggest that 5-nitrofuran-isoxazole analogs are promising in the studies of agents for CD treatment.
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Affiliation(s)
- Diego B. Carvalho
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
| | - Amarith R. das Neves
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
| | - Gisele B. Portapilla
- Departamento de Análises Clínicas Toxicológicas e Bromatológicas Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto—Universidade de São Paulo Ribeirão Preto São Paulo Brazil
| | - Ozildeia Soares
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
| | - Larissa B. B. Santos
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
| | - Jefferson R. S. Oliveira
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
| | - Luan S. Vianna
- Interdisciplinary Center for Biochemical Research University of Mogi das Cruzes (UMC) Mogi das Cruzes SP Brazil
| | - Wagner A. S. Judice
- Interdisciplinary Center for Biochemical Research University of Mogi das Cruzes (UMC) Mogi das Cruzes SP Brazil
| | - Iara A. Cardoso
- Laboratório de Cristalografia de Proteínas, Departamento de Ciências BioMoleculares, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto SP Brazil
| | - Pedro H. Luccas
- Laboratório de Cristalografia de Proteínas, Departamento de Ciências BioMoleculares, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto SP Brazil
| | - M. Cristina Nonato
- Laboratório de Cristalografia de Proteínas, Departamento de Ciências BioMoleculares, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto SP Brazil
| | - Norberto P. Lopes
- Núcleo de Pesquisas em Produtos Naturais e Sintéticos, Departamento de Ciências Biomoleculares, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto SP Brazil
| | - Sergio de Albuquerque
- Departamento de Análises Clínicas Toxicológicas e Bromatológicas Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto—Universidade de São Paulo Ribeirão Preto São Paulo Brazil
| | - Adriano C. M. Baroni
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Universidade Federal de Mato Grossso do Sul (UFMS) Campo Grande Mato Grosso do Sul Brazil
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Assunção ELF, Carvalho DB, das Neves AR, Kawasoko Shiguemotto CY, Portapilla GB, de Albuquerque S, Baroni ACM. Synthesis and Antitrypanosomal Activity of 1,4-Disubstituted Triazole Compounds Based on a 2-Nitroimidazole Scaffold: a Structure-Activity Relationship Study. ChemMedChem 2020; 15:2019-2028. [PMID: 32729242 DOI: 10.1002/cmdc.202000460] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/28/2020] [Indexed: 12/14/2022]
Abstract
Chagas disease affects 6-8 million people worldwide, remaining a public health concern. Toxicity, several adverse effects and inefficiency in the chronic stage of the disease are the major challenges regarding the available treatment protocols. This work involved the synthesis of twenty-two 1,4-disubstituted-1,2,3-triazole analogues of benznidazole (BZN), by using a click chemistry strategy. Analogues were obtained in moderate to good yields (40-97 %). Antitrypanosomal activity was evaluated against the amastigote forms of Trypanosoma cruzi. Compound 8 a (4-(2-nitro-1H-imidazol-1-yl)methyl)-1-phenyl-1H-1,2,3-triazole) without substituents on phenyl ring showed similar biological activity to BZN (IC50 =3.0 μM, SI>65.3), with an IC50 =3.1 μM and SI>64.5. Compound 8 o (3,4-di-OCH3 -Ph) with IC50 = 0.65 μM was five-fold more active than BZN, and showed an excellent selectivity index (SI>307.7). Compound 8 v (3-NO2 , 4-CH3 -Ph) with IC50 =1.2 μM and relevant SI>166.7, also exhibited higher activity than BZN. SAR analysis exhibited a pattern regarding antitrypanosomal activity relative to BZN, in compounds with electron-withdrawing groups (Hammett σ+) at position 3, and electron-donating groups (Hammett σ-) at position 4, as observed in 8 o and 8 v. Further research might explore in vivo antitrypanosomal activity of promising analogues 8 a, 8 o, and 8 v. Overall, this study indicates that approaches such as the bioisosteric replacement of amide group by 1,2,3-triazole ring, the use of click chemistry as a synthesis strategy, and design tools like Craig-plot and Topliss tree are promising alternatives to drug discovery.
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Affiliation(s)
- Elvis L F Assunção
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS, Campo Grande, Mato Grosso do Sul CEP, 79051-470, Brazil
| | - Diego B Carvalho
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS, Campo Grande, Mato Grosso do Sul CEP, 79051-470, Brazil
| | - Amarith R das Neves
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS, Campo Grande, Mato Grosso do Sul CEP, 79051-470, Brazil
| | - Cristiane Y Kawasoko Shiguemotto
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS, Campo Grande, Mato Grosso do Sul CEP, 79051-470, Brazil
| | - Gisele B Portapilla
- Departamento de Análises Clínicas, Toxicológicas e Bromatológicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, São Paulo,CEP, 14040-900, Brazil
| | - Sergio de Albuquerque
- Departamento de Análises Clínicas, Toxicológicas e Bromatológicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, São Paulo,CEP, 14040-900, Brazil
| | - Adriano C M Baroni
- Laboratório de Síntese e Química Medicinal (LASQUIM), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS, Campo Grande, Mato Grosso do Sul CEP, 79051-470, Brazil
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