Foi preparada uma série de quatro betalaínas com o objetivo de determinar o efeito da metilação do nitrogênio imínico e da presença de uma hidroxila fenólica na posição 3 do anel aromático sobre a estabilidade e propriedades antirradicalares, fotofísicas e redox desta classe de pigmentos vegetais. O estudo destes compostos, chamados de m-betalainofenol, N-metil-m-betalainofenol, fenilbetalaína e N-metil-fenilbetalaína, revelou que os derivados metilados apresentam um deslocamento hipsocrômico sutil dos máximos de absorção e fluorescência em relação aos compostos não metilados. Os deslocamentos de Stokes são maiores em cerca de 4 kJ mol-1 para os derivados metilados e os rendimentos quânticos de fluorescência cerca de três vezes menores. A hidrólise destas betalaínas foi investigada na faixa de pH entre 3 e 7. Todas as betalaínas são mais persistentes em pH = 6 e a metilação da porção imínica aumenta significativamente a estabilidade da betalaína em meio aquoso. A presença da porção fenólica, em comparação a um grupo fenila, não afeta as propriedades fotofísicas dos compostos e tem um efeito menos pronunciado do que o da metilação sobre a estabilidade destes em meio aquoso. O comportamento eletroquímico dos compostos foi estudado por voltametria cíclica, nas mesmas condições de pH. A N-metilação foi novamente mais significativa do que a hidroxilação, provocando aumento de até 200 mV no potencial de pico anódico. O aumento do pH diminuiu o potencial de pico anódico dos quatro compostos, com uma razão entre prótons e elétrons igual a 1 para a maioria dos picos. A capacidade antirradicalar foi quantificada pelo ensaio colorimétrico TEAC baseado na redução de ABTS•+. Os dois derivados N-metilados apresentaram, em média, o mesmo valor de TEAC, apesar de um ser fenólico e o outro não. Já entre os não metilados, que têm TEAC de 2 a 3 unidades inferior à dos outros, a presença do fenol provoca elevação da capacidade antirradicalar. Os resultados sugerem a participação dos elétrons do anel 1,2,3,4-tetraidropiridínico, acoplados ao próton do nitrogênio imínico na ação antirradicalar de betalaínas. / A series of four artificial betalains was prepared in order to determine the effect of imine nitrogen methylation and phenyl hydroxylation (position 3) over stability and antiradical, photophysical and redox properties of this class of natural pigments. The study of m-betalainophenol, N-methyl-m-betalainophenol, phenylbetalain and N-methylbetalain, revealed that the methylated compounds present a small hypsochromic shift of both absorption and fluorescence maxima when compared to the others. The Stokes shifts are around 4 kJ mol-1 higher for methylated betalains, whereas the quantum yields are approximately three times lower. Their hydrolysis was investigated between pH 3 and 7. All compounds are more persistent in pH = 6, and imine methylation increases the overall stability in aqueous medium. The presence of a phenol group, in comparison with a phenyl substituent, has a minor effect on the photophysical properties of betalains and has a less pronounced effect over stability than that of methylation. The electrochemical behavior was studied by cyclic voltammetry, in the same pH range, and is also more significantly affected by methylation, rather than by hydroxylation. Methylation increases anodic peak potential up to 200 mV, and the potential is also much higher in more acidic media for all compounds. The number of protons involved in the electrochemical oxidation is the same as the number of electrons for most peaks The antiradical capacity was quantified using the TEAC assay, and ABTS•+ as radical. The methylated betalains presented, in average, the same TEAC value, although only one of them is phenolic. Among the non methylated, which are 2 to 3 units more efficient than the others, the phenolic one has a greater TEAC. These results suggest a participation of the 1,2,3,4-tetraidropiridinic ring electrons in the oxidation by ABTS•+, coupled to the imine nitrogen proton.

Nesse trabalho foi realizado um estudo da atividade anti-radicalar de flavonóides frente ao ensaio com o sistema luminol/hemina/H2O2 desenvolvido por nosso Grupo de Pesquisa. Na tentativa de esclarecer a relação estrutura-atividade de flavonóides, foi realizada também uma investigação das propriedades de derivados fenólicos como compostos-modelo utilizando-se a reação quimiluminescente do luminol. Os resultados obtidos com os compostos-modelo com o ensaio luminol foram comparados com aqueles obtidos para estes aditivos em um ensaio que utiliza o radical estável DPPH como sonda. Além disso, foi realizado um estudo fitoquímico monitorado através da atividade anti-radicalar de extratos de Baccharis. Foram identificados dois componentes ativos da fase em acetato de etila obtida das folhas de Baccharis regnellii e a sua atividade anti-radicalar determinada. / In this work a systematic study on the antiradical activity of flavonoids was performed, using the assay luminol/hemin/H2O2 developed by our research group. With the objective to establish a structure activity relationship for flavonoids, a study on the antioxidant properties of several phenolic derivatives as model compounds was also performed, using luminol chemiluminescence. The results obtained with the model compounds from the luminol assay are compared to those obtained by an assay which utilizes the stable DPPH radical as probe. Furthermore, a phytochemical study, monitored by the antiradical activity, was performed on extracts of Baccharis. This study led to the identification of two active components in the ethyl acetate phase of Baccharis regnellii leafs and the determination of its antiradical activity.

Nesse trabalho foi realizado um estudo da atividade anti-radicalar de flavonóides frente ao ensaio com o sistema luminol/hemina/H2O2 desenvolvido por nosso Grupo de Pesquisa. Na tentativa de esclarecer a relação estrutura-atividade de flavonóides, foi realizada também uma investigação das propriedades de derivados fenólicos como compostos-modelo utilizando-se a reação quimiluminescente do luminol. Os resultados obtidos com os compostos-modelo com o ensaio luminol foram comparados com aqueles obtidos para estes aditivos em um ensaio que utiliza o radical estável DPPH como sonda. Além disso, foi realizado um estudo fitoquímico monitorado através da atividade anti-radicalar de extratos de Baccharis. Foram identificados dois componentes ativos da fase em acetato de etila obtida das folhas de Baccharis regnellii e a sua atividade anti-radicalar determinada. / In this work a systematic study on the antiradical activity of flavonoids was performed, using the assay luminol/hemin/H2O2 developed by our research group. With the objective to establish a structure activity relationship for flavonoids, a study on the antioxidant properties of several phenolic derivatives as model compounds was also performed, using luminol chemiluminescence. The results obtained with the model compounds from the luminol assay are compared to those obtained by an assay which utilizes the stable DPPH radical as probe. Furthermore, a phytochemical study, monitored by the antiradical activity, was performed on extracts of Baccharis. This study led to the identification of two active components in the ethyl acetate phase of Baccharis regnellii leafs and the determination of its antiradical activity.

Foi preparada uma série de quatro betalaínas com o objetivo de determinar o efeito da metilação do nitrogênio imínico e da presença de uma hidroxila fenólica na posição 3 do anel aromático sobre a estabilidade e propriedades antirradicalares, fotofísicas e redox desta classe de pigmentos vegetais. O estudo destes compostos, chamados de m-betalainofenol, N-metil-m-betalainofenol, fenilbetalaína e N-metil-fenilbetalaína, revelou que os derivados metilados apresentam um deslocamento hipsocrômico sutil dos máximos de absorção e fluorescência em relação aos compostos não metilados. Os deslocamentos de Stokes são maiores em cerca de 4 kJ mol-1 para os derivados metilados e os rendimentos quânticos de fluorescência cerca de três vezes menores. A hidrólise destas betalaínas foi investigada na faixa de pH entre 3 e 7. Todas as betalaínas são mais persistentes em pH = 6 e a metilação da porção imínica aumenta significativamente a estabilidade da betalaína em meio aquoso. A presença da porção fenólica, em comparação a um grupo fenila, não afeta as propriedades fotofísicas dos compostos e tem um efeito menos pronunciado do que o da metilação sobre a estabilidade destes em meio aquoso. O comportamento eletroquímico dos compostos foi estudado por voltametria cíclica, nas mesmas condições de pH. A N-metilação foi novamente mais significativa do que a hidroxilação, provocando aumento de até 200 mV no potencial de pico anódico. O aumento do pH diminuiu o potencial de pico anódico dos quatro compostos, com uma razão entre prótons e elétrons igual a 1 para a maioria dos picos. A capacidade antirradicalar foi quantificada pelo ensaio colorimétrico TEAC baseado na redução de ABTS•+. Os dois derivados N-metilados apresentaram, em média, o mesmo valor de TEAC, apesar de um ser fenólico e o outro não. Já entre os não metilados, que têm TEAC de 2 a 3 unidades inferior à dos outros, a presença do fenol provoca elevação da capacidade antirradicalar. Os resultados sugerem a participação dos elétrons do anel 1,2,3,4-tetraidropiridínico, acoplados ao próton do nitrogênio imínico na ação antirradicalar de betalaínas. / A series of four artificial betalains was prepared in order to determine the effect of imine nitrogen methylation and phenyl hydroxylation (position 3) over stability and antiradical, photophysical and redox properties of this class of natural pigments. The study of m-betalainophenol, N-methyl-m-betalainophenol, phenylbetalain and N-methylbetalain, revealed that the methylated compounds present a small hypsochromic shift of both absorption and fluorescence maxima when compared to the others. The Stokes shifts are around 4 kJ mol-1 higher for methylated betalains, whereas the quantum yields are approximately three times lower. Their hydrolysis was investigated between pH 3 and 7. All compounds are more persistent in pH = 6, and imine methylation increases the overall stability in aqueous medium. The presence of a phenol group, in comparison with a phenyl substituent, has a minor effect on the photophysical properties of betalains and has a less pronounced effect over stability than that of methylation. The electrochemical behavior was studied by cyclic voltammetry, in the same pH range, and is also more significantly affected by methylation, rather than by hydroxylation. Methylation increases anodic peak potential up to 200 mV, and the potential is also much higher in more acidic media for all compounds. The number of protons involved in the electrochemical oxidation is the same as the number of electrons for most peaks The antiradical capacity was quantified using the TEAC assay, and ABTS•+ as radical. The methylated betalains presented, in average, the same TEAC value, although only one of them is phenolic. Among the non methylated, which are 2 to 3 units more efficient than the others, the phenolic one has a greater TEAC. These results suggest a participation of the 1,2,3,4-tetraidropiridinic ring electrons in the oxidation by ABTS•+, coupled to the imine nitrogen proton.

The aim of this work is to study the kinetics of generation and inhibitory action of peroxy radicals by the potentiometric method on the 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (AAРH) model. The paper describes the causes and the effects of free radicals in the human body, the body's antioxidant system and methods for determining antioxidant / antiradical activity. In the course of the work, the kinetic parameters of the AAPH reaction with hexacyanoferrate (II) of potassium were studied by a potentiometric method. / Целью данной работы является исследование кинетики генерирования и ингибирующего действия пероксильных радикалов потенциометрическим методом на модели 2,2'-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН). В работе описаны причины возникновения и действия свободных радикалов в организме человека, антиоксидантная система организма и методы определения антиоксидантной/антирадикальной активности. В процессе работы исследованы кинетические параметры реакции ААРН с гексацианоферратом (II) калия потенциометрическим методом.

Целью выпускной квалификационной работы является комплексное исследование интегральных антиоксидантных параметров препаратов комбинированного действия для терапии вирусных и нейродегенеративных заболеваний. Были изучены пути образования свободных радикалов, рассмотрены антиоксидантные подходы в терапии различных заболеваний. С использованием предложенных потенциометрических методов была исследована антиоксидантная (АОЕ) и антирадикальная (АРЕ) емкость синтезированных триазолов и имидазолов, модифицированных полифенолами. АОЕ определяли потенциометрическим методом с использованием окислителя нерадикальной природы – K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6], АРЕ оценивали потенциометрическим методом с использованием радикал-генерирующей системы 2,2´-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН). Стехиометрические коэффициенты ингибирования изученных триазолов принимают значения от 0 до 15, имидазолов от 0 до 5 в зависимости от количества активных групп в молекуле антиоксиданта, их расположением и с механизмом обрыва цепей на антиоксиданте. Были проведены корреляционные исследования с применением независимых спектрофотометрических методов. / Objective of the work: comprehensive study of integral antioxidant parameters of combined action drugs for the treatment of viral and neurodegenerative diseases. We have considered ways to form free radicals and antioxidant approaches in therapy of various diseases. In the process of work we investigated the antioxidant parameters adducts of triazole and imidazoles modified with polyphenols. Particularly, the determination of antioxidant capacity with oxidizing agents of a radical (2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (AAPH)) and non-radical nature (K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6) was performed by using the potentiometric method. Stoichiometric inhibition coefficients of the studied triazoles take values from 0 to 15, imidazoles – from 0 to 5, depending on the number of active groups in the antioxidant molecule, their location and the mechanism of chain termination on the antioxidant. Spectrophotometric studies were carried out using the reactions of the interaction of antioxidants with a stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH•) and reagent Folin-Ciocalteu to confirm the correctness of the results.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка нового потенциометрического подхода к исследованию антирадикальных свойств соединений с учетом кинетических особенностей взаимодействия антиоксидантов с пероксильными радикалами. В работе рассмотрены причины возникновения окислительного стресса, система антиоксидантной защиты и существующие методы исследования антиоксидантных/антирадикальных свойств соединений. Разработан новый потенциометрический подход к исследованию антирадикальных свойств соединений, учитывающий кинетические особенности реакции антиоксидантов с генерируемыми пероксильными радикалами. Предложенным способом оценена константа взаимодействия с пероксильными радикалами (k3) растворов индивидуальных антиоксидантов «быстрого» и «медленного» действия. Предложен новый потенциометрический способ исследования антирадикальных свойств соединений, заключающийся в расчете площади над кривой кинетической зависимости Exp(∆E). Предложенным способом рассчитаны площади SАРЕ для «быстрых» и «медленных» антиоксидантов, в том числе с особенностью кинетики превращения. / The aim of the final qualifying work is to develop a new potentiometric approach to the study of the antiradical properties of compounds, taking into account the kinetic features of the interaction of antioxidants with peroxyl radicals. The paper considers the causes of oxidative stress, the system of antioxidant protection and existing methods for studying the antioxidant/antiradical properties of compounds. A new potentiometric approach to the study of the antiradical properties of compounds has been developed, taking into account the kinetic features of the reaction of antioxidants with generated peroxyl radicals. The proposed method estimates the constant of interaction with peroxyl radicals (k3) of solutions of individual antioxidants of "fast" and "slow" action. A new potentiometric method for studying the antiradical properties of compounds is proposed, which consists in calculating the area above the kinetic dependence curve Exp(∆E). By the proposed method, the SARE areas for "fast" and "slow" antioxidants are calculated, including those with a feature of the kinetics of transformation.