Comparative analysis of the trypanocidal activity and chemical properties of E-lychnophoric acid and its derivatives using theoretical calculations

E-Lychnophoric acid 1, its derivative ester 2 and alcohol 3 killed 100% of trypomastigote blood forms of Trypanosoma cruzi at the concentrations of 13.86, 5.68, and 6.48 µg/mL, respectively. Conformational distribution calculations (AM1) of 1, 2 and 3 gave minimum energies for the conformers a, b, c, and d, which differ from each other only in the cyclononene ring geometry. Calculations (DFT/BLYP/6-31G*) of geometry optimization and chemical properties were performed for conformers of 1, 2, and 3. The theoretical results were numerically compared to the trypanocidal activity. Calculated values of atomic charge, orbital population, and vibrational frequencies showed that the C-4-C-5 pi-endocyclic bond does not affect the trypanocidal activity of the studied compounds. Nevertheless, the structure of the group at C-4 strongly influences the activity. However, the theoretical results indicated that the intra-ring (C-1 and C-9) and pi-exocycle (C-8 and C-14) carbons of caryophyllene-type structures promote the trypanocidal activity of these compounds. O ácido E-licnofórico 1, seus derivados éster 2 e o álcool 3 eliminaram 100% das formas tripomastigota de Trypanosoma cruzi nas concentrações de 13,86, 5,68 e 6,48 µg/mL, respectivamente. Cálculos (AM1) de distribuição conformacional de 1, 2 e 3 resultaram somente em quatro confôrmeros a, b, c e d como mínimos de energia, que diferem entre si apenas na geometria do anel ciclononeno. Cálculos (DFT/BLYP/6-31G*) de otimização de geometria e de propriedades químicas foram realizados para os confôrmeros de 1, 2 e 3. Esses resultados teóricos foram comparados numericamente com os resultados de atividade tripanossomicida. Valores calculados de densidade eletrônica e cargas atômicas, população orbital e freqüências vibracionais mostraram que o sistema pi-endocíclico (C-4 e C-5) não é um sítio determinante dessa atividade. Entretanto, a estrutura do grupo oxigenado influencia fortemente o potencial de outros sítios do esqueleto cariofilênico. Assim, os cálculos sugerem que o sistema pi-exocíclico (C-8 e C-14) e os carbonos C-1 e C-9 promovem a atividade tripanossomicida dessas substâncias.