C60-based ebselen derivative: synthesis by bingel cyclopropanation and enhanced antioxidative and neuroprotective activity

Abstract

C60-based ebselen derivative 3 was synthesized through Bingel cyclopropanation of C60 with the ebselen malonate 2. Compound 3 was obtained in 42% yield (based on consumed C60) in a three-step synthesis starting from 2-(chloroseleno)benzoyl chloride and 2-(2aminoethoxy)ethanol. Its structure was confirmed by ¹H NMR, 13C NMR, IR, UV and FAB-MS spectroscopy analyses. In order to verify the enhanced antioxidative and neuroprotective activity of 3, a C60 derivative (4), an ebselen derivative (2), and their mixture (4 plus 2 in equimolar ratio) were employed to treat cortical neuronal cells, following the same procedure used with 3 and at the same final concentration (30 µmol L-1). Cell viabilities of the four treated groups were estimated by LDH (lactic dehydrogenase) leakage and MTT (3-(4, 5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide) assays. Results showed that the antioxidative and protective activities of C60-based ebselen derivative 3 against H2O2-mediated neuronal injury (MTT(OD) 0.364 ± 0.028; LDH release (UL-1) 4.66 ± 0.28) were significantly higher than those of C60 derivative 4 (MTT(OD) 0.324 ± 0.025; LDH release (UL-1) 5.39 ± 0.17), ebselen derivative 2 (MTT(OD) 0.294 ± 0.021; LDH release (UL-1) 5.71 ± 0.27), and the mixture of 4 and 2 (MTT(OD) 0.310 ± 0.018; LDH release (UL-1) 5.54 ± 0.39). These findings demonstrated that the combination of two molecular units with similar biological activities (C60 and ebselen) may be a desirable way of obtaining new and more biologically effective C60-based compounds.

Translated abstract

Um derivado de ebselen baseado em C60, 3, foi sintetizado pela reação de ciclopropanação de Bingel envolvendo C60 e manolato de ebselen, 2. O produto foi sintetizado em três etapas, partindo de cloreto de 2-cloro-selenobenzoila e 2-(2-aminoetoxietanol), com rendimento de 42% (baseado no consumo de C60). O composto 3 foi caracterizado estruturalmente por análises espectroscópicas de RMN de ¹H e de 13C, IV, UV e FAB-MS. Com o objetivo de verificar um possível aumento na atividade antioxidante e neuroprotetora do derivado 3, um derivado de C60 (4), um derivado de ebselen (2) e sua mistura (4 + 2 em razão equimolar) foram selecionados para o tratamento de células neurais pelo mesmo procedimento adotado para 3 e na mesma concentração final (30 µmol L-1). As viabilidades celulares dos quatro grupos de tratamento foram estimadas por ensaios de LDH (desidrogenase láctica) e MTT (brometo de 3-[4,5dimetil-tiazol-2-il]-2,5-difenil-tetrazólio). Os resultados mostraram que a atividade antioxidante e neuroprotetora de 3 frente à lesão neural mediada por H2O2 (MTT(OD) 0,364 ± 0,028; LDH liberado (UL-1) 4,66 ± 0,28) foi significativamente mais alta que a do derivado de C60 4 (MTT(OD) 0,324 ± 0,025; LDH liberado (UL-1) 5,39 ± 0,17), do derivado de ebselen 2 (MTT(OD) 0,294 ± 0,021; LDH liberado (UL-1) 5,71 ± 0,27), e da sua mistura (4 + 2) (MTT(OD) 0,310 ± 0,018; LDH liberado (UL-1) 5,54 ± 0,39). Esses resultados mostram que a combinação de dois componentes moleculares com atividades biológicas similares (C60 e ebselen) pode ser uma forma desejável de preparação de novos compostos biologicamente efetivos derivados de C60.