Calconi

I calconi sono un gruppo di composti polifenolici di derivazione vegetale appartenenti alla famiglia dei flavonoidi di grande interesse in campo medico per le loro numerose attività farmacologiche e biologiche oltre a numerose applicazioni nell’ambito della sintesi organica.

I calconi furono inizialmente trovati come pigmenti gialli dei fiori di Coreopsise e altri della famiglia delle Asteraceae. Successivamente molti altri calconi sono stati isolati dalle Fabaceae.  La comunità scientifica, sempre alla ricerca di nuovi farmaci, ha da sempre individuato i prodotti naturali come fonte di sostanze per le loro attività antimicrobiche, antitubercolari, antiossidanti, analgesiche, antinfiammatorie, antiparassitarie, psicoattive, antidiabetiche e neuroprotettive.

I calconi sono costituiti principalmente da polifenoli i cui colori variano dal giallo all’arancio e contribuiscono in modo significativo alla pigmentazione della corolla di alcune piante. I prodotti di origine naturale come i calconi opportunamente funzionalizzati o modificati a causa delle loro proprietà che consistono in interazioni molecolari efficaci con i recettori biologici mirati per le proprietà farmacologiche. I calconi, precursori biogenetici dei flavonoidi e degli isoflavonoidi, abbondanti nelle piante sono tra le molecole più studiate nell’ambito della chimica farmaceutica.

Struttura dei calconi

I calconi sono chetoni α,β-insaturi costituiti da due anelli aromatici con una diversa gamma di sostituenti. Lo scheletro contiene due anelli aromatici legati da una catena alifatica a tre atomi di carbonio. I due anelli aromatici sono interconnessi da un sistema carbonilico α,β-insaturo a tre atomi di carbonio altamente elettrofilo che assume una struttura lineare o quasi planare.

Possiedono doppi legami coniugati e un sistema di elettroni π completamente delocalizzato su entrambi gli anelli aromatici. Il calcone, composto carbonilico α-β insaturo avente formula bruta C₁₅H₁₂O, a seguito di reazioni di sostituzione sugli anelli benzenici o di addizione di tipo 1,2 e 1,4 dà luogo alla famiglia dei calconi. Essi  possono essere distribuiti in molte parti delle piante come frutti, semi, corteccia, fusto, fiori, sono chiamati flavonoidi a catena aperta, hanno struttura a 15 atomi di carbonio e disposti in scheletro C₆ -C₃ -C₆ .

Attualmente, i derivati ​​del calcone il cui nome I.U.P.A.C. è 1,3-difenil-2-propen-1-one sebbene sia noto come benzalacetofenone, sono stati ampiamente utilizzati per il trattamento di disturbi virali, malattie cardiovascolari, additivi alimentari e ingredienti per formulazioni cosmetiche

Biosintesi

Il primo enzima della via di biosintesi dei flavonoidi, la calcone sintasi, è un membro di una vasta famiglia di polichetidi sintasi correlate, da cui si ottengono una serie di sostanze chimiche nelle piante e nei batteri.

La calcone sintasi è un membro della famiglia delle polichetidi sintasi, che svolgono un ruolo chiave nelle piante da fiore poiché forniscono pigmenti floreali, repellenti per insetti, protettivi UV e antibiotici. La calcone sintasi utilizza gli esteri del CoA come il 4-cumaroil CoA prodotta della condensazione di un tiolo, ovvero il coenzima A e l’acido p-coumarico.

Il 4-cumaroil CoA  proveniente dalla via dei fenilpropanoidi reagisce con il malonil-CoA per sintetizzare i calconi che costituiscono le specie di partenza per la biosintesi di un gran numero di sostanze biologicamente importanti che hanno ruoli nei colori dei fiori, la protezione dai raggi UV, la difesa contro gli agenti patogeni l’interazione con i microrganismi e, in alcune piante, la fertilità.

Sintesi green

I calconi possono essere sintetizzati in laboratorio mediante condensazione aldolica tra una benzaldeide e un acetofenone in presenza di etanolo e di una soluzione al 40% di idrossido di sodio. La reazione avviene a seguito di agitazione per 1 ora a 10°C e poi a temperatura ambiente per 4 ore tramite una reazione di condensazione di Claisen-Schmidt.

Tuttavia il crescente interesse per l’uso sostenibile delle risorse ha spinto anche l’industria farmaceutica alla produzione di medicinali e prodotti farmaceutici tenendo conto della sostenibilità sia della catena di produzione che durante l’intero percorso di scoperta dei farmaci.

Tra le numerose tecniche che comprendono procedure o dispositivi in ​​cui i solventi non sono necessari, molte possono essere applicate alla formazione di calconi o loro derivati. L’uso di liquidi ionici, emersi come alternativa ecologica ai comuni solventi organici, come catalizzatori consente di effettuare reazioni prive di solventi, aumentando la resa dei prodotti, la regioselettività, minimizzando la produzione di rifiuti chimici, diminuendo i tempi di reazione e semplificando le procedure operative.

Nella meccanochimica si uniscono i principi della chimica e dell’ingegneria meccanica, partendo dal presupposto che per ottenere una trasformazione chimica è necessaria energia. Questo obiettivo può essere raggiunto utilizzando strumenti come mortaio e pestello o mulini a sfere.

Mediante l’uso di pestello e mortaio sono stati ottenuti calconi miscelando la 4-(benzilossi)benzaldeide con 1-(tiofen-2-il)etanone e NaOH macinati con mortaio e pestello per 10 minuti. Gruppi di ricerca hanno sfruttato la classica condensazione di Claisen-Schmidt senza solvente, ottenendo calconi con alta resa utilizzando la tecnica della macinazione a sfere.

Un altro approccio green prevede l’utilizzo dell’acqua quale solvente che è considerata il solvente più ecologico. L’uso dell’acqua come solvente nelle reazioni organiche presenta molte limitazioni, la più importante delle quali è la scarsa solubilità della maggior parte dei reagenti.

Per superare questo problema vengono utilizzati tensioattivi come il bromuro di cetiltrimetilammonio che aumentano la miscibilità tra le sostanze idrofobe e l’acqua. A causa della loro natura anfifilica, in presenza di una grande quantità di acqua, i tensioattivi formano micelle, definite come supramolecole sferiche di dimensione colloidale.

Effetti antimicrobici

Gli antibiotici usati per trattare le malattie infettive, hanno una lunga storia che parte dalla scoperta nel 1929 della penicillina da parte di Alexander Fleming. Da allora sono stati ottenuti numerosi agenti antimicrobici tuttavia a causa dalle mutazioni genetiche a cui vanno incontro i batteri si è verificata la resistenza agli antibiotici che può portare a diversi problemi, tra cui difficoltà nel controllo della malattia, una permanenza più lunga dei microbi nell’ospite, maggiori rischi di diffusione e aumento dei tassi di mortalità.

Pertanto la ricerca è alla continua ricerca di nuovi agenti efficaci e i calconi costituiscono delle ottime piattaforme per ottenere gli effetti desiderati. La modifica della struttura aggiungendo gruppi sostituenti all’anello aromatico aumenta la potenza, riduce la tossicità ed espande gli effetti farmacologici.

Negli ultimi  anni sono state segnalate attività antibatteriche per diversi tipi di calconi, per i quali sono state osservate attività sia per batteri gram-positivi che gram-negativi. Ad esempio i metossi-ammino calconi hanno mostrato in vitro un’ottima attività nei confronti di Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans.