Benzodioxole-chalcone hybrids: Synthesis and in vitro evaluation as carbonic anhydrase and acetylcholinesterase enzyme inhibitors

TUĞRAK M., Gul H. I., Gulcin i.

Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, cilt.29, sa.4, ss.1106-1118, 2026 (ESCI, TRDizin)

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 29 Sayı: 4
  • Basım Tarihi: 2026
  • Doi Numarası: 10.18016/ksutarimdoga.vi.1883039
  • Dergi Adı: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi
  • Derginin Tarandığı İndeksler: Emerging Sources Citation Index (ESCI), TR DİZİN (ULAKBİM), Natural Science Collection (ProQuest)
  • Sayfa Sayıları: ss.1106-1118
  • Anahtar Kelimeler: Alzheimer's Disease, Carbonic Anhydrase, Acetylcholinesterase, Piperonal, Chalcone
  • Atatürk Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmanın amacı, benzodioksol-şalkon hibritlerini sentezlemek ve bu bileşiklerin insan karbonik anhidraz izoformları I ve II (hCA I, hCA II) ile asetilkolinesteraz (AChE) üzerindeki inhibitör aktivitelerini değerlendirmek ve aromatik sübstitüsyonların ortak bir moleküler iskelet içinde enzim inhibisyonunu nasıl etkilediğini anlamaktır. hCA I ve hCA II inhibisyonu esterase aktivitesi ölçümleri ile belirlenirken, AChE inhibisyonu Ellman yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. İnhibitör etkinliği nicel olarak belirlemek amacıyla aktivite- konsantrasyon eğrilerinden IC₅₀ değerleri hesaplandı. Tüm bileşikler mikromolar aralıkta enzim inhibisyonu göstermiştir. IC₅₀ değerleri hCA I için 5.1068 -190.019 μM, hCA II için 17.048 - 97.798 μM ve AChE için 18.524 - 88.224 μM aralığında bulunmuştur. 4-metoksifenil grubu taşıyan Bileşik 2, hCA I (IC₅₀ = 5.1068 μM) ve hCA II’ye (IC₅₀ = 17.048 μM) karşı en güçlü inhibisyonu göstermiştir. En güçlü AChE inhibitörü 4-florofenil grubu taşıyan Bileşik 10 (IC₅₀ = 18.524 μM) olup, onu 2,4,5-trimetoksifenil grubu içeren bileşik 8 (IC₅₀ = 23.798 μM) izlemiştir. hCA I inhibisyonu küçük para-konumlu elektron verici gruplar tarafından desteklenirken, hCA II aktivitesi dengeli sterik ve lipofilik özelliklere sahip orta büyüklükte aromatik sistemlerle ilişkilendirilmiştir. Buna karşılık AChE inhibisyonu, belirli konumsal elektronik etkilerden ziyade lipofilik sübstitüentler ve aromatik yüzey özellikleriyle daha yakından ilişkili bulunmuştur. Genel olarak, bileşikler belirgin izoform-spesifik yapı-aktivite ilişkisi (SAR) desenleri sergilemiş ve umut verici inhibitör aktivite göstermiştir; bu durum, bu iskeleti gelecekte daha güçlü ve seçici enzim inhibitörlerinin geliştirilmesi için ayarlanabilir bir çerçeve olarak ön plana çıkarmaktadır.
This study aimed to synthesize benzodioxole-chalcone hybrids and evaluate their inhibitory activities against human carbonic anhydrase isoforms I and II (hCA I, hCA II) and acetylcholinesterase (AChE), to understand how aromatic substitutions influence enzyme inhibition within a common molecular scaffold. hCA I and hCA II inhibition was determined through esterase activity measurements, while AChE inhibition was evaluated using the Ellman method. IC₅₀ values were calculated from activity versus concentration curves to quantify inhibitory potency. All compounds showed enzyme inhibition in the micromolar range. IC₅₀ values ranged from 5.1068 to 190.019 μM for hCA I, 17.048 to 97.798 μM for hCA II, and 18.524 to 88.224 μM for AChE. Compound 2, containing a 4-methoxyphenyl group, displayed the strongest inhibition against hCA I (IC₅₀ = 5.1068 μM) and hCA II (IC₅₀ = 17.048 μM). The most potent AChE inhibitor was compound 10, bearing a 4-fluorophenyl (IC₅₀ = 18.524 μM), followed by compound 8, with a 2, 4, 5-trimethoxyphenyl (IC₅₀ = 23.798 μM). hCA I inhibition favored small para electron-donating groups, whereas hCA II activity was associated with moderately sized aromatic systems with balanced steric and lipophilic properties. In contrast, AChE inhibition was more related to lipophilic substituents and aromatic surface characteristics than with specific positional electronic effects. Overall, the compounds exhibited clear isoform-specific structure-activity relationship (SAR) patterns and demonstrated promising inhibitory activity, highlighting this scaffold as a tunable framework for the development of more potent and selective enzyme inhibitors in future studies.