Lipoic acid와 Polyphenol의 conjugates 합성과 구조적-활성 관계에 따른 생물학적 활성 연구 = Synthesis of Lipoic acid and Polyphenol conjugates and Evaluation of their Biological Activities based on Structure-Activity Relationship

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Natural antioxidants reduce the risk of cancer, Alzheimer's disease, inflammatory-immune injury by ROS. They also protect body from damages by free radicals. We have synthesized a series of Lipoic acid connected to secondary amine or tertiary amine And Polyphenolic compounds, Kojic acid by connecting the two compounds through a amine linker. The new compounds were evaluated for their synergic effect in biological valuation system such as antioxidant, AChE, BuChE and tyrosinase inhibition. The great synergic effect of new compounds were shown on antioxidant effect, anticholinesterase activity, tyrosinase inhibition activity. Deprotection derivates were shown high IC50 value among polyphenolic compounds for antioxidant effect. Specially the IC50 value of compounds No. 35, 39, 42 for BuChE were shown high inhibition activity and their shows high selectivity to AChE/BuChE. On the other hand, we could not observe the synergic effects on elastase inhibition activities. As a this results, lipoic acid, polyphenolic compounds, kojic acid conjugates are expected use to prodrug in vivo.

국문 초록 (Abstract)

항산화제는 활성산소로 인한 손상으로부터 몸을 보호하는 것으로 알려져 있다. 특히 몇몇의 항산화제들은 암, 노화, 심혈관, 퇴행성 질환, 관절염, 파킨슨씨병, 알츠하이머 질환 등의 위험으로부터 감소시켜 주는 역할을 하는 것으로 보고되고 있다.
본 연구에서는 현재 대두되고 있는 천연 항산화제를 개발하기 위해 이미 높은 효능으로 잘 알려진 natural compounds인 alpha-lipoic acid와 polyphenol 화합물을 이용해 시너지 효과로서 높은 활성을 갖는 유도체들을 얻기 위해 다음과 같은 합성을 진행하였다. 이 과정에서 amine linker로 연결된 alpha-lipoic acid와 polyphenol 화합물의 합성되어진 유도체들을 얻어 시너지 효과의 여부를 판단하고, polyphenol 화합물을 amine linker로 연결해 두 가지 polyphenol이 존재하도록 디자인하였으며 piperazine, Kojic acid, alpha-lipoic acid, polyphenol 각각의 conjugate 화합물을 합성하여 DPPH inhibition, elastase inhibition, anticholiesterase, tyrosinase inhibition assay를 통해 생물학적 활성 평가를 측정하여 분석하였다. 그 결과, polyphenol-polyphenol를 conjugate시켜 얻은 화합물들 가운데 49번 화합물 (CA-linker 1.+SA)은 90.4% [IC50 = 14.5 ± 9.6 (μM)], 50번 화합물 (CA-linker 1.+FA)은 95.5% [IC50 = 8.6 ± 0.7 (μM)]로 DPPH에 대한 비교적 좋은 억제 활성을 나타냈고 acetyl group으로 protection한 caffeic acid 유도체인 35번 화합물 (LA-linker 1.+@CA)은 90.5% [IC50 = 0.5 ± 0.2 (μM)]로 BuChE에 대한 높은 억제 활성을 보였다. 또한, piperazine 유도체로 합성되어 tertiary-amine을 포함한 화합물 중, 39번 화합물 (LA+1-piperonylpiperazine)과 42번 화합물 (LA-linker 2.+@CA)은 각각 95.5% [IC50 = 0.4 ± 0.1 (μM)], 95.1% [IC50 = 0.4 ± 0.2 (μM)]로 합성을 통해 얻은 화합물 중 BuChE에 대한 가장 높은 억제 활성을 나타냈다.

따라서 항산화제에 대한 응용성이 크게 작용하기 위해서는 polyphenol 화합물에 -OH기 protection이 되어있지 않은 상태로서 존재해야 하며, BuChE에 대한 억제제로서 효과를 보기 위해서는 secondary / tertiary -amine을 포함하며 acetyl group으로 protection 되어야만 보다 높은 효과를 보일 수 있다.

이런 결과를 토대로 각각의 단일 물질보다 공유결합으로 합성함으로써 좀 더 나은 시너지 효과를 갖는 화합물을 얻을 수 있다는 결론을 내릴 수 있으며, 합성되어진 화합물들은 다방면으로 응용이 가능할 뿐 아니라 in vivo에서 가수분해 되어 prodrug으로 사용이 가능할 것으로 기대할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• List of Figures ⅲ
• List of Schemes ⅻ
• List of Tables ⅹⅳ
• List of Abbreviations ⅹⅵ
• 국문요약
• Ⅰ. 서 론 1
• 가. 활성산소와 항산화제 1
• 나. α-Lipoic acid 6
• 1. α-Lipoic acid와 Dihydrolipoic acid 6
• 2. α-Lipoic acid의 치료개선 효과 7
• 3. α-Lipoic acid의 국․내외 연구 동향 9
• 다. Amine linker 13
• 1. Amide 결합상태의 중요성 13
• 2. Amine linker의 국내․외 연구 동향 13
• 라. Polyphenol 15
• 1. Polyphenol과 그에 따른 종류 15
• 2. Polyphenol의 기능에 따른 작용 17
• 3. Polyphenol의 국․내외 연구 동향 18
• 마. Kojic acid 21
• 1. Kojic acid와 그 기능 21
• 2. Kojic acid의 국내・외 연구동향 22
• 바. 연구 목적 23
• Ⅱ. 실 험 27
• 가. Chemicals & 기기 27
• 나. Biological assay 27
• 다. Synthesis 27
• 1. Protection - Acetyl group 28
• 2. Witting reaction / Hydrolysis 31
• 3. EDC/NHS Activation 32
• 4. Secondary amine-linker derivates 36
• 5. Tertiary amine-linker derivates 42
• 6. Synthesis of Chloride form 44
• 7. Synthesis of Natural compounds 46
• 1)Synthesis of LA-Polyphenolic compounds 46
• 2) Synthesis of Polyphenolic compounds-Series 59
• 3) Synthesis of Kojic acid series 69
• 2) Synthesis of Polyphenolic compounds-Series 59
• 라. Biochemical assay 71
• Ⅲ. 결과 및 고찰 73
• Ⅳ. 결론 85
• 참고 문헌 127
• Abstract 131