Avenantramider

Gammal text från 2011, men jag publicerar den för att jag har skrivit den.

Avenantramider är en grupp kanelsyreamider av antranilsyror, som finns i havrets gryn och hylle. De bildas också i gryn, hylle och blad efter angrepp från svamp och andra skadeorganismer. Genom att studera korrelationen mellan total fettkoncentration och avenantramidkoncentration har forskarna fått en indikation på att de har en funktion som antioxidanter som skyddar fettsyror, såväl som andra funktioner av havre.

Avenantramider har visat sig ha antioxidantaktivitet in vitro. Dessutom har de t ex visat sig kunna förebygga oxidativ stress i utvalda delar i excersised råttor och förmodas skydda mot åderförkalkning enligt vissa undersökningar.

De har ett samband med den fräscha smaken och lukten hos havreprodukter, och det kan bero på att de skyddar dem från att förstöras genom sin funktion som antioxidanter. 2p, 2f and 2c (figur 7) är generellt sett rätt stabila under upphettning och förvaring och de flesta former av kommersiell processning.

Biosyntesen är en kondensation av antranilat och kanelsyrederivat. Kanelsyrederivat finns det gott om i naturen, och de finns med i många biosynteser, t ex en del substanser med antioxidantaktivitet, lignaner, ligninger och flavonoider.

p-cumarsyra biosyntetiseras från fenylalanin via kanelsyra, eller från tyrosin. p-cumarsyra är ingen effektiv antioxidant i sig, men aktiviteten höjs drastiskt när ett av ringens väten byts ut mot en metoxyl- eller hydroxylgrupp på kolet närmast det kol som hydroxylgruppen sitter på (orto-position).

De vanligaste kanelsyrederivaten p-cumarsyra, ferulasyra och kaffesyra, är byggstenar i de naturligt förekommande avenantramiderna. Dessutom är sinapinsyra vanlig i naturen. Estrar och amider av dessa syror finns också.

Antranilsyra är en del av tyrosinmetabolismen, och det 5-hydroxylerade derivatet har visat antioxidantaktivitet.

Bland de avenantramider som har isolerats från havre finns 1p, 1f, 2p, 2f, 2c och 3f. Dessutom finns det indikationer på 1c.

1p, 1f, 1s, 1c, 2p, 2f, 2s and 2c har syntetiserats av min företrädare och jag har gjort 1a, 2a, 3a, 3p, 3f, 3s and 3c, och utvecklat syntesen av 1s något.

Syntes

Avenantramider syntetiseras genom en syrakatalyserad koppling mellan skyddade bensaldehyd- och bensoxazinonderivat. Dessa har tillverkats genom att återloppskoka antranilsyraderivaten i ättiksyraanhydrid, och bensaldehydderivaten i ättiksyraanhydrid och pyridin. Kopplingen skedde under torra förhållanden för att undvika ringöppning av startmaterialet.

Den fosfatkatalyserade ringöppningen och avskyddningen utfördes utan att rena kopplingsreaktionens produkt, eftersom råproduktblandningen innehåller en stor mängd delvis ringöppnade och avskyddade produkter.

För att få startnaterialen till avenantramiderna i 3-serien, behandlades metyl-6-nitroveratrat med natriumhydroxid, följt av surgöring. Den resulterande nitrobensoesyran reducerades till den korresponderade hydroxiantranilsyran. Den elektrondragande nitrogruppen i metyl-6-
nitroveratrat placerar en partiell positiv laddning på det motsatta kolet, vilket underlättar den nukleofila aromatiska substitutionen med hydroxyljonen. Detta är inte möjligt med kolet med den andra metoxylgruppen, eftersom karboxylgruppen på dess motsatta sida är en svagare elektrondragare som dessutom försvagas ytterligare genom att den är deprotonerad i den basiska lösningen. (Scheme 2)

Hydroxiantranilsyran såg ut att vara känslig för oxidation. När den förvarades i luft blev den mörkt brun och visade inga skarpa signaler i NMR, vilket indikerar nedbrytning via en radikalmekanism. Därför acetylskyddades den, genom att indunsta metanolen, tillsätta ättiksyraanhydrid och återloppskoka, under inert atmosfär.(Scheme 2)

Diskussion

Under kopplingsreaktionen var en del av produkten också delvis avskyddade. Genom att köra produktblandmingen genom en kiselgelkolonn (etylacetat/diklormetan 1:9) och analysera fraktionerna med NMR, befanns tre derivat av 3f vara huvudprodukterna. Ringslutna och skyddade, ringskyddade och skyddade på antranilsyraringen, och ringslutna och skyddade på kanelsyraringen. En fjärde produkt syntes på NMR innehålla både en karboxylsyra och en dubbelbindning, vilket indikerar att det var en ringöppnad produkt.

De nödvändiga förhållandena för ringöppning och avskyddning, d v s temperatur och tid, varierar mellan avenantramiderna. En möjlig förklaring är att lösligheten i vatten spelar en viktig roll. Kristallerna som återstod i vattenlösningen efter att ha rört produktblandnignen från kopplingssteget i syntesen av 3f, i natriumfosfat i rumstemperatur i 24 timmar, filtrerades och analyserades med NMr. De bestod av nästan ren ringsluten och skyddad 3f. Förslaget är därför att att ringsluten och delvis avskyddade avenantramider, som innehåller sura funktionella grupper och därför förväntas vara vattenlösliga i basisk lösning lätt avskyddas vid rumstemperatur, medan ringslutna och helt skyddade avenantramider oftast behöver uppvärmning, beroende på sin dåliga löslighet i vatten vid rumstemperatur.

Uppreningen var den mest problematiska delen av syntesen. 1s verkade inte vara stabil på kiselgel, och det var svårt att hitta optimala förhållanden för omkristallisering. En Sephadex LH-20-kolonn, eluerad med metanol, kunde användas för 2a och 3-serien. 1a verkade degraderas på kolonnen, men var å andra sidan enkel att omkristallisera från aceton/vatten, som även användes för de övriga avenantramiderna, med större eller mindre förluster.