Synthesis and neuroprotective activity of 3-aryl-3-azetidinyl acetic acid methyl ester derivatives
Language English Country Germany Media print-electronic
Document type Journal Article
Grant support
Doctoral Fund of Kaunas University of Technology No. A-410, Approved 26 June 2019
Vipergen ApS
CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000868
European Regional Development Fund
23-05389S
Czech Science Foundation
- Keywords
- Alzheimer disease, Parkinson disease, acetylcholinesterase, azetidine, neuroprotection,
- MeSH
- Acetylcholinesterase metabolism MeSH
- Alzheimer Disease * drug therapy MeSH
- Butyrylcholinesterase metabolism MeSH
- Cholinesterase Inhibitors chemistry MeSH
- Glutamates therapeutic use MeSH
- Humans MeSH
- Neuroprotective Agents * pharmacology chemistry MeSH
- Molecular Docking Simulation MeSH
- Structure-Activity Relationship MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Publication type
- Journal Article MeSH
- Names of Substances
- Acetylcholinesterase MeSH
- Butyrylcholinesterase MeSH
- Cholinesterase Inhibitors MeSH
- Glutamates MeSH
- methyl acetate MeSH Browser
- Neuroprotective Agents * MeSH
A library of 3-aryl-3-azetidinyl acetic acid methyl ester derivatives was prepared from N-Boc-3-azetidinone employing the Horner-Wadsworth-Emmons reaction, rhodium(I)-catalyzed conjugate addition of arylboronic acids, and subsequent elaborations to obtain N-unprotected hydrochlorides, N-alkylated and N-acylated azetidine derivatives. The compounds were evaluated for acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) inhibitory activity, revealing several derivatives to possess AChE inhibition comparable to that of the AChE inhibitor rivastigmine. The binding mode of the AChE inhibitor donepezil and selected active compounds 26 and 27 within the active site of AChE was studied using molecular docking. Furthermore, the neuroprotective activity of the prepared compounds was evaluated in models associated with Parkinson's disease (salsolinol-induced) and aspects of Alzheimer's disease (glutamate-induced oxidative damage). Compound 28 showed the highest neuroprotective effect in both salsolinol- and glutamate-induced neurodegeneration models, and its protective effect in the glutamate model was revealed to be driven by a reduction in oxidative stress and caspase-3/7 activity.
Department of Chemical Biology Faculty of Science Palacký University Olomouc Czech Republic
Institute of Synthetic Chemistry Kaunas University of Technology Kaunas Lithuania
See more in PubMed
M. A. DeTure, D. W. Dickson, Mol. Neurodegener. 2019, 14, 32.
T. Gómez-Isla, J. L. Price, D. W. McKeel Jr., J. C. Morris, J. H. Growdon, B. T. Hyman, J. Neurosci. 1996, 16, 4491.
C. G. Rasool, C. N. Svendsen, D. J. Selkoe, Ann. Neurol. 1986, 20, 482.
C. H. Andrade-Moraes, A. V. Oliveira-Pinto, E. Castro-Fonseca, C. G. da Silva, D. M. Guimaraes, D. Szczupak, D. R. Parente-Bruno, L. R. B. Carvalho, L. Polichiso, B. V. Gomes, L. M. Oliveira, R. D. Rodriguez, R. E. P. Leite, R. E. L. Ferretti-Rebustini, W. Jacob-Filho, C. A. Pasqualucci, L. T. Grinberg, R. Lent, Brain 2013, 136, 3738.
R. B. Postuma, D. Berg, M. Stern, W. Poewe, C. W. Olanow, W. Oertel, J. Obeso, K. Marek, I. Litvan, A. E. Lang, G. Halliday, C. G. Goetz, T. Gasser, B. Dubois, P. Chan, B. R. Bloem, C. H. Adler, G. Deuschl, Mov. Disord. 2015, 30, 1591.
E. Tönnies, E. Trushina, J. Alzheimer's Dis. 2017, 57, 1105.
P. M. A. Antony, N. J. Diederich, R. Krüger, R. Balling, FEBS J. 2013, 280, 5981.
H. Yu, P. Guo, X. Xie, Y. Wang, G. Chen, J. Cell. Mol. Med. 2017, 21, 648.
K. G. Yiannopoulou, S. G. Papageorgiou, Ther. Adv. Neurol. Disord. 2013, 6, 19.
J. Cummings, G. Lee, A. Ritter, M. Sabbagh, K. Zhong, Alzheimer's Dement. Transl. Res. Clin. Intervent. 2019, 5, 272.
J.-H. Chen, T.-W. Huang, C.-T. Hong, npj Park. Dis. 2021, 7, 103.
V. L. Dawson, T. M. Dawson, Sci. Transl. Med. 2019, 11, eaba1659. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aba1659
D. Galimberti, E. Scarpini, Ther. Adv. Neurol. Disord. 2011, 4, 203.
E. Vitaku, D. T. Smith, J. T. Njardarson, J. Med. Chem. 2014, 57, 10257.
E. Rubenstein, H. Zhou, K. M. Krasinska, A. Chien, C. H. Becker, Phytochemistry 2006, 67, 898.
Y. Aoyagi, Phytochemistry 2006, 67, 618.
C.-Y. Lai, I.-W. Lo, R. T. Hewage, Y.-C. Chen, C.-T. Chen, C.-F. Lee, S. Lin, M.-C. Tang, H.-C. Lin, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9478.
F. Yan, D. Auerbach, Y. Chai, L. Keller, Q. Tu, S. Hüttel, A. Glemser, H. A. Grab, T. Bach, Y. Zhang, R. Müller, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 8754.
K. Higuchi, K. Suzuki, H. Nakanishi, H. Yamaguchi, N.-K. Nishizawa, S. Mori, Plant Physiol. 1999, 119, 471.
J. Kobayashi, J.-F. Cheng, M. Ishibashi, M. R. Wälchli, S. Yamamura, Y. Ohizumi, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1991 (5), 1135. https://doi.org/10.1039/P19910001135
D. R. Parmar, J. Y. Soni, R. Guduru, R. H. Rayani, R. V. Kusurkar, A. G. Vala, Arch. Pharm. 2021, 354, e2100062. https://doi.org/10.1002/ardp.202100062
B. Bechi, D. Amantini, C. Tintori, M. Botta, R. Fabio, Beilstein J. Org. Chem. 2014, 10, 1114.
A. P. Kozikowski, W. Tuckmantel, Y. Liao, H. Manev, S. Ikonomovic, J. T. Wroblewski, J. Med. Chem. 1993, 36, 2706.
A. P. Kozikowski, Y. Liao, W. Tückmantel, S. Wang, S. Pshenichkin, A. Surin, C. Thomsen, J. T. Wroblewski, Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996, 6, 2559.
A. P. Kozikowski, W. Tuckmantel, I. J. Reynolds, J. T. Wroblewski, J. Med. Chem. 1990, 33, 1561.
J. T. Lowe, M. D. Lee, L. B. Akella, E. Davoine, E. J. Donckele, L. Durak, J. R. Duvall, B. Gerard, E. B. Holson, A. Joliton, S. Kesavan, B. C. Lemercier, H. Liu, J. C. Marié, C. A. Mulrooney, G. Muncipinto, M. Welzel-O'Shea, L. M. Panko, A. Rowley, B. C. Suh, M. Thomas, F. F. Wagner, J. Wei, M. A. Foley, L. A. Marcaurelle, J. Org. Chem. 2012, 77, 7187.
V. J. Cee, M. Frohn, B. A. Lanman, J. Golden, K. Muller, S. Neira, A. Pickrell, H. Arnett, J. Buys, A. Gore, M. Fiorino, M. Horner, A. Itano, M. R. Lee, M. McElvain, S. Middleton, M. Schrag, D. Rivenzon-Segal, H. M. Vargas, H. Xu, Y. Xu, X. Zhang, J. Siu, M. Wong, R. W. Bürli, ACS Med. Chem. Lett. 2011, 2, 107.
S. Pan, N. S. Gray, W. Gao, Y. Mi, Y. Fan, X. Wang, T. Tuntland, J. Che, S. Lefebvre, Y. Chen, A. Chu, K. Hinterding, A. Gardin, P. End, P. Heining, C. Bruns, N. G. Cooke, B. Nuesslein-Hildesheim, ACS Med. Chem. Lett. 2013, 4, 333.
L. J. Scott, CNS Drugs 2020, 34, 1191.
S. J. Yang, J. W. Yang, J. M. Na, J. S. Ha, S. Y. Choi, S. W. Cho, BMB Rep. 2018, 51, 590.
E.-A. Kim, J.-M. Na, J. Kim, S. Y. Choi, J.-Y. Ahn, S.-W. Cho, J. Neuroimmune Pharmacol. 2017, 12, 447.
E.-A. Kim, C. H. Cho, J. Kim, H.-G. Hahn, S. Y. Choi, S.-J. Yang, S.-W. Cho, Neurotoxicology 2015, 51, 198.
S.-J. Yang, J. Kim, S. E. Lee, J.-Y. Ahn, S. Y. Choi, S.-W. Cho, BMB Rep. 2017, 50, 634.
D. G. van Greunen, W. Cordier, M. Nell, C. van der Westhuyzen, V. Steenkamp, J.-L. Panayides, D. L. Riley, Eur. J. Med. Chem. 2017, 127, 671.
J. C. Tarr, M. R. Wood, M. J. Noetzel, J. L. Bertron, R. L. Weiner, A. L. Rodriguez, A. Lamsal, F. W. Byers, S. Chang, H. P. Cho, C. K. Jones, C. M. Niswender, M. W. Wood, N. J. Brandon, M. E. Duggan, P. J. Conn, T. M. Bridges, C. W. Lindsley, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017, 27, 2990.
L. Degennaro, M. Zenzola, A. Laurino, M. M. Cavalluzzi, C. Franchini, S. Habtemariam, R. Matucci, R. Luisi, G. Lentini, Chem. Heterocycl. Comp. 2017, 53, 329.
C. R. Butler, E. M. Beck, A. Harris, Z. Huang, L. A. McAllister, C. W. am Ende, K. Fennell, T. L. Foley, K. Fonseca, S. J. Hawrylik, D. S. Johnson, J. D. Knafels, S. Mente, G. S. Noell, J. Pandit, T. B. Phillips, J. R. Piro, B. N. Rogers, T. A. Samad, J. Wang, S. Wan, M. A. Brodney, J. Med. Chem. 2017, 60, 9860.
N. Chakka, K. L. Andrews, L. M. Berry, H. Bregman, H. Gunaydin, L. Huang, A. Guzman-Perez, M. H. Plant, J. R. Simard, J. Gingras, E. F. DiMauro, Eur. J. Med. Chem. 2017, 137, 63.
J. Yu, W. Wang, N. Matei, X. Li, J. Pang, J. Mo, S. Chen, J. Tang, M. Yan, J. H. Zhang, Oxid. Med. Cell. Longev. 2020, 2020, 1.
H. Genç, R. Kalin, Z. Köksal, N. Sadeghian, U. Kocyigit, M. Zengin, İ. Gülçin, H. Özdemir, Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 1736.
M. Iškauskienė, G. Ragaitė, F. A. Sløk, A. Šačkus, Mol. Divers. 2020, 24, 1235.
J. Bruzgulienė, G. Račkauskienė, A. Bieliauskas, V. Milišiūnaitė, M. Dagilienė, G. Matulevičiūtė, V. Martynaitis, S. Krikštolaitytė, F. A. Sløk, A. Šačkus, Beilstein J. Org. Chem. 2022, 18, 102.
E. Gudelis, S. Krikštolaitytė, M. Stančiauskaitė, U. Šachlevičiūtė, A. Bieliauskas, V. Milišiūnaitė, R. Jankauskas, N. Kleizienė, F. A. Sløk, A. Šačkus, Molecules 2023, 28, 1091.
K. Dzedulionytė, P. Voznikaitė, A. Bieliauskas, V. Malinauskienė, F. Sløk, A. Šačkus, Molbank 2021, 2021, M1207.
X. Yang, W. Y. Kong, J. N. Gao, L. Cheng, N. N. Li, M. Li, H. T. Li, J. Fan, J. M. Gao, Q. Ouyang, J. B. Xie, Chem. Commun. 2019, 55, 12707.
P. N. Collier, Tetrahedron Lett. 2009, 50, 3909.
S. Brock, D. R. J. Hose, J. D. Moseley, A. J. Parker, I. Patel, A. J. Williams, Org. Process Res. Dev. 2008, 12, 496.
T. Senda, M. Ogasawara, T. Hayashi, J. Org. Chem. 2001, 66, 6852.
M. Pizzonero, S. Dupont, M. Babel, S. Beaumont, N. Bienvenu, R. Blanqué, L. Cherel, T. Christophe, B. Crescenzi, E. De Lemos, P. Delerive, P. Deprez, S. De Vos, F. Djata, S. Fletcher, S. Kopiejewski, C. L'Ebraly, J.-M. Lefrançois, S. Lavazais, M. Manioc, L. Nelles, L. Oste, D. Polancec, V. Quénéhen, F. Soulas, N. Triballeau, E. M. van der Aar, N. Vandeghinste, E. Wakselman, R. Brys, L. Saniere, J. Med. Chem. 2014, 57, 10044.
E. Semina, A. Žukauskaitė, A. Šačkus, N. De Kimpe, S. Mangelinckx, Eur. J. Org. Chem. 2016, 2016, 1720. https://doi.org/10.1002/ejoc.201600036
M. L. Go, J. L. Leow, S. K. Gorla, A. P. Schüller, M. Wang, P. J. Casey, J. Med. Chem. 2010, 53, 6838.
C. M. N. Allerton, C. G. Barber, K. C. Beaumont, D. G. Brown, S. M. Cole, D. Ellis, C. A. L. Lane, G. N. Maw, N. M. Mount, D. J. Rawson, C. M. Robinson, S. D. A. Street, N. W. Summerhill, J. Med. Chem. 2006, 49, 3581.
J. Xiao, S. W. Wright, Tetrahedron Lett. 2013, 54, 2502.
J. Kim, H. Hwang, H. Yoon, J.-E. Lee, J. M. Oh, H. An, H. D. Ji, S. Lee, E. Cha, M. J. Ma, D.-S. Kim, S.-J. Lee, T. M. Kadayat, J. Song, S. W. Lee, J.-H. Jeon, K.-G. Park, I.-K. Lee, Y. H. Jeon, J. Chin, S. J. Cho, Eur. J. Med. Chem. 2020, 205, 112501.
S. M. Bronner, K. A. Merrick, J. Murray, L. Salphati, J. G. Moffat, J. Pang, C. J. Sneeringer, N. Dompe, P. Cyr, H. Purkey, G. L. Boenig, J. Li, A. Kolesnikov, R. Larouche-Gauthier, K. W. Lai, X. Shen, S. Aubert-Nicol, Y. C. Chen, J. Cheong, J. J. Crawford, M. Hafner, P. Haghshenas, A. Jakalian, J. P. Leclerc, N. K. Lim, T. O'Brien, E. G. Plise, H. Shalan, C. Sturino, J. Wai, Y. Xiao, J. Yin, L. Zhao, S. Gould, A. Olivero, T. P. Heffron, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2019, 29, 2294.
R. A. da Silva, I. H. S. Estevam, L. W. Bieber, Tetrahedron Lett. 2007, 48, 7680.
T. Suzuki, J. Kusakabe, K. Kitazawa, T. Nakagawa, S. Kawauchi, T. Ishizone, Macromolecules 2010, 43, 107.
W. R. Dolbier, Guide to Fluorine NMR for Organic Chemists, John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, NJ, USA 2016.
B. Razmienė, E. Řezníčková, V. Dambrauskienė, R. Ostruszka, M. Kubala, A. Žukauskaitė, V. Kryštof, A. Šačkus, E. Arbačiauskienė, Molecules 2021, 26, 6747.
J. Pasquini, D. J. Brooks, N. Pavese, Mov. Disord. Clin. Pract. 2021, 8, 1012.
T. van Laar, P. P. De Deyn, D. Aarsland, P. Barone, J. E. Galvin, CNS Neurosci. Therap. 2011, 17, 428.
C. G. Ballard, Eur. Neurol. 2002, 47, 64.
G. Mushtaq, N. Greig, J. Khan, M. Kamal, CNS Neurol. Disord. Drug Targets 2014, 13, 1432.
N. H. Greig, T. Utsuki, Q. S. Yu, X. Zhu, H. W. Holloway, T. Perry, B. Lee, D. K. Ingram, D. K. Lahiri, Curr. Med. Res. Opin. 2001, 17, 159.
U. Kiełczewska, R. Jorda, G. Gonzalez, J. W. Morzycki, H. Ajani, K. Svrčková, Š. Štěpánková, A. Wojtkielewicz, J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2021, 205, 105776.
G. Gonzalez, M. Kvasnica, K. Svrčková, Š. Štěpánková, J. R. C. Santos, M. Peřina, R. Jorda, S. M. M. Lopes, T. M. V. D. P. Melo, J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2023, 225, 106194.
H. Lineweaver, D. Burk, J. Am. Chem. Soc. 1934, 56, 658.
G. Gonzalez, J. Grúz, C. W. D'Acunto, P. Kaňovský, M. Strnad, Molecules 2021, 26, 361.
S. Castellani, A. Trapani, A. Spagnoletta, L. di Toma, T. Magrone, S. Di Gioia, D. Mandracchia, G. Trapani, E. Jirillo, M. Conese, J. Transl. Med. 2018, 16, 140.
M. Kurnik-Łucka, P. Panula, A. Bugajski, K. Gil, Neurotoxic. Res. 2018, 33, 485.
R. J. Bridges, N. R. Natale, S. A. Patel, Br. J. Pharmacol. 2012, 165, 20.
M. A. Tammam, L. Rárová, M. Kvasnicová, G. Gonzalez, A. M. Emam, A. Mahdy, M. Strnad, E. Ioannou, V. Roussis, Mar. Drugs 2020, 18, 632.
B. Maková, V. Mik, B. Lišková, G. Gonzalez, D. Vítek, M. Medvedíková, B. Monfort, V. Ručilová, A. Kadlecová, P. Khirsariya, Z. Gándara Barreiro, L. Havlíček, M. Zatloukal, M. Soural, K. Paruch, B. D'Autréaux, M. Hajdúch, M. Strnad, J. Voller, Bioorg. Med. Chem. 2021, 33, 115993.
Z.-W. Sun, L. Zhang, S.-J. Zhu, W.-C. Chen, B. Mei, Neurosci. Bull. 2010, 26, 8.
E. Park, J. Gim, D. K. Kim, C.-S. Kim, H. S. Chun, Biol. Pharmaceut. Bull. 2019, 42, 94.
A. A. Kritis, E. G. Stamoula, K. A. Paniskaki, T. D. Vavilis, Front. Cell. Neurosci. 2015, 9, 91. https://doi.org/10.3389/fncel.2015.00091
O. Tirosh, C. K. Sen, S. Roy, M. S. Kobayashi, L. Packer, Free Rad. Biol. Med. 1999, 26, 1418.
N. M. Lyra e Silva, R. A. Gonçalves, T. A. Pascoal, R. A. S. Lima-Filho, E. P. F. Resende, E. L. M. Vieira, A. L. Teixeira, L. C. de Souza, J. A. Peny, J. T. S. Fortuna, I. C. Furigo, D. Hashiguchi, V. S. Miya-Coreixas, J. R. Clarke, J. F. Abisambra, B. M. Longo, J. Donato, P. E. Fraser, P. Rosa-Neto, P. Caramelli, S. T. Ferreira, F. G. De Felice, Transl. Psychiatry 2021, 11, 251.
J.-M. Waldburger, D. L. Boyle, V. A. Pavlov, K. J. Tracey, G. S. Firestein, Arthritis Rheum. 2008, 58, 3439.
H. C. Morrogh-Bernard, I. Foitová, Z. Yeen, P. Wilkin, R. de Martin, L. Rárová, K. Doležal, W. Nurcahyo, M. Olšanský, Sci. Rep. 2017, 7, 16653.
R. A. Carrasco, N. B. Stamm, B. K. R. Patel, Biotechniques 2003, 34, 1064.
L. Rárová, Z. Pakulski, M. Strnad, M. Kvasnicová, T. Štenclová, P. Cmoch, The J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2022, 224, 106161.
Ø. Hammer, D. A. T. Harper, P. D. Ryan, Palaeontol. Electron. 2001, 4, 1.
