Development of new synthetic and analytical methods for the investigation of specific polyphenolic human metabolites

Abstract

La scienza è una pregevole interprete della Natura. Quello che la Natura continua a offrire è una perpetua trasformazione. L’interpretazione di questa trasformazione all’ interno del popolare mondo dei polifenoli col desiderio di affrontarne nuovi orizzonti ha generato il lavoro di ricerca che ho seguito durante i tre anni del mio dottorato, in cui due osservatori hanno cercato lo stesso orizzonte: il mondo della nutrizione e quello della chimica organica. L’intensa trasformazione dei polifenoli nel corpo umano genera diversi tipi di metaboliti, le cui strutture hanno fornito l’occasione alle moderne metodologie chimiche di esprimere la loro potenzialità sintetica. La chimica organica è appunto lo studio delle trasformazioni subite e innescate dalle entità molecolari. Come sfruttare e governare queste trasformazioni chimiche in funzione della natura del substrato e per l’ottenimento di determinati motivi strutturali è lo scopo dell’indagine metodologica. Su questa linea di ricerca l’indispensabile studio di nuove strategie, fra cui la reazione asimmetrica viniloga di Mukaiyama, gli accoppiamenti biarilici intra- ed intermolecolari e le reazioni di coniugazione di substrati fenolici hanno permesso l’accesso a specifici metaboliti polifenolici, in particolare i metaboliti valerolattonici e le urolitine. L’ottenimento sintetico di questo tipo di strutture ha fornito quindi la possibilità di analizzarne rigorosamente la struttura molecolare e di indagarne il profilo metabolico aprendo la strada a nuove “interpretazioni”.

Science is a privileged interpreter of Nature. Nature is always offering continuing transformation of the physical world and the scientific interpretation of these transformations in the wide domain of polyphenol natural products along with the desire of facing new horizons propelled the research during my three-years-long PhD studies. I tried to face this domain from a double perspective, the nutrition world and the organic synthesis world, as two curious observers are looking toward the same horizon. The intense transformation of polyphenol molecules in human body brings about many types of metabolites, whose structural complexity have stimulated modern organic chemistry toward the creation of new strategies and methods to access them by synthesis. In particular, the invention and exploitation of new methodologies to selectively drive chemical transformations of specific substrates is of paramount interest in modern synthesis. On these grounds, the development of chemical strategies including the asymmetric vinylogous Mukaiyama aldol reaction, the intra- and intermolecular biaryl coupling, and conjugation reactions of phenol substrates allowed access to specific polyphenol metabolites, in particular g-valerolactones and urolithins. The synthetic obtainment of these targets gave us the possibility to study their molecular structure and investigate their metabolic profiles, thus offering new "interpretations” of Nature.