доктор фармацевтических наук, профессор, заведующий кафедрой органической химии
Doctor of Sciences (Pharmacy), Professor, the Head of the Department of Organic Chemistry
аспирант кафедры органической химии
post-graduate student of the Department of Organic Chemistry
Изучено 42 производных 2’,4-дигидроксихалкона, флаванона и флавона, содержащих гидроксигруппу в положении 7 (кольцо «А»),а также заместители в кольце «В»,
Цель работы: изучение квантово-химических параметров производных 2’,4’-дигидроксихалкона, флаванона и флавона, содержащих гидроксигруппу в положении 7, с целью выявления влияния заместителей в ароматическом ядре «А» на малликеновские заряды (а.е), связевые числа (Nµ), индекс ненасыщенности (IUA) и электронную плотность атомов углерода циннамоильного фрагмента.
Материалы и методы. Полуэмпирическим методом PM7 (программа WinMopac 2016) на рабочей станции с процессором IntelXeonE5-1620 3,5 ГГц, 20 Гб оперативной памяти рассчитаны перечисленные выше квантово-химические параметры анализируемых соединений.
Результаты. Анализ величин квантово-химических параметров, а также их сравнение с соответствующими показателями, представленными в нашем сообщении I, позволил выявить ряд важных особенностей, связанных с влиянием гидроксигруппы в положении 7 (кольцо «А») на изучаемые параметры молекул. Установлено, что гидроксигруппа в кольце «А» не оказывает существенного влияния на малликеновский заряд и электронную плотность атомов углерода пропенонового звена С-7→С-8→С-9. На атоме С-9 (карбонильный углерод) малликеновский заряд всегда имеет положительное значение, а электронная плотность равна примерно 3,4670-3,4840 у всех трех групп соединений. Переход от 2’,4’-дигидроксихалкона к флаванону и флавону путем формирования пиронового гетероцикла сопровождается повышением отрицательного заряда на С-8, что можно объяснить вовлечением гетероатома кислорода в процесс передачи электронных эффектов. Гидроксигруппа в кольце «А» практически не влияет на заряд и электронную плотность атомов. Анализ значений связевых чисел и индексов ненасыщенности свидетельствует о том, что наименьшим значением Nµ характеризуются атомы С-1 производных 2’,4’-дигидроксихалкона и 7-гидроксифлаванона; наименьшие связевые числа характерны для атома С-8 производных 7-гидроксифлавона. Из этого следует, что первичная атака электрофильного по характеру радикала НО· будет направлена на С-1 (у халконов и флаванонов) и С-8 у флавонов.
Заключение. Проведенные расчеты позволяют проанализировать влияние гидроксигруппы в кольце «А» на важнейшие квантово-химические параметры молекул, что может быть полезно при прогнозировании биологической активности флавоноидных соединений за счет их антирадикального влияния на активные формы кислорода (АФК).
42 derivatives of 2’,4’-dihydroxychalcone, flavanone and flavone, containing the hydroxy group in position 7 (ring "A"), as well as substituents in the ring "B", have been studied.
The aim is to study the quantum-chemical parameters of 2',4'-dihydroxychalcone, flavanone and flavone derivatives containing a hydroxy group in position 7, in order to identify the effect of substituents on Mulliken charges (a.e) in the aromatic core "A", bond numbers (Nµ), the unsaturation index (IUA) and the electron density of the carbon atoms of the cinnamoyl fragment.
Materials and methods. The listed above parameters have been calculated by the semi-empirical method PM7 (WinMopac 2016 program) on the workstation with an Intel Xeon E5-1620 3.5 GHz processor, 20 GB of RAM.
Results. The analysis of the values of quantum-chemical parameters, as well as their comparison with the corresponding indicators presented in Report I, revealed a number of important features associated with the influence of the hydroxy group in position 7 (ring "A") on the studied quantum-chemical parameters of molecules. It has been established that the hydroxy group in the ring “A” does not significantly affect the Mulliken charge and the electron density of the carbon atoms of the propenone unit C-7→C-8→C-9. On atom C-9 (carbonyl carbon), the Mulliken charge always has a positive value, and the electron density is about 3.4670-3.4840 for all three groups of compounds. The transition from 2’,4’-dihydroxychalcone to flavanone and flavone by the formation of the pyrone heterocycle, is accompanied by an increase in the negative charge on C-8, which can be explained by the involvement of the oxygen heteroatom in the transmission of electronic effects. The hydroxy group in the ring “A”, has practically no effect on the charge and electron density of atoms. An analysis of the values of bond numbers and unsaturation indices suggests that atoms C-1 of 2’,4’-dihydroxychalcone and 7-hydroxyflavanone derivatives, are characterized by the lowest Nµ value; the lowest bond numbers are characteristic for atom C-8 derivatives of 7-hydroxyflavone. Consequently, the primary attack of the HO·radical will be directed at C-1 (in chalcones and flavanones) and at C-8 in flavones.
Conclusion. The performed quantum-chemical calculations make it possible to analyze the effect on the main quantum-chemical parameters of the molecule, which can be useful in predicting the biological activity of flavanoid compounds due to their antiradical effect on reactive oxygen intermediate species (ROIs).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.