Tankewol foar jo besite oan nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo de lêste browserferzje brûke (of de kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer útskeakelje). Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, sil dizze side gjin stilen of JavaScript befetsje.
It synthon 3-(antracen-9-yl)-2-cyanoacryloylchloride 4 waard synthetisearre en brûkt om in ferskaat oan tige aktive heterosyklyske ferbiningen te synthetisearjen troch syn reaksje mei ferskate stikstofnukleofilen. De struktuer fan elke synthetisearre heterosyklyske ferbining waard yngeand karakterisearre mei spektroskopyske en elemintêre analyze. Tsien fan 'e trettjin nije heterosyklyske ferbiningen lieten bemoedigjende effektiviteit sjen tsjin multidrug-resistente baktearjes (MRSA). Under harren lieten ferbiningen 6, 7, 10, 13b en 14 de heechste antibakteriële aktiviteit sjen mei ynhibysjesônes tichtby 4 sm. Molekulêre dockingûndersiken lieten lykwols sjen dat de ferbiningen ferskillende bindingsaffiniteiten hienen oan penisilline-bindend proteïne 2a (PBP2a), in wichtich doelwyt foar MRSA-resistinsje. Guon ferbiningen lykas 7, 10 en 14 lieten hegere bindingsaffiniteit en ynteraksjestabiliteit sjen op it aktive plak fan PBP2a yn ferliking mei de ko-kristallisearre kinazolinonligand. Yn tsjinstelling hienen ferbiningen 6 en 13b legere docking-skoares, mar lieten noch altyd wichtige antibakteriële aktiviteit sjen, wêrby't ferbining 6 de leechste MIC- (9,7 μg/100 μL) en MBC- (78,125 μg/100 μL) wearden hie. Docking-analyze liet wichtige ynteraksjes sjen, ynklusyf wetterstofbining en π-stacking, benammen mei residuen lykas Lys 273, Lys 316 en Arg 298, dy't identifisearre waarden as ynteraksje mei de ko-kristallisearre ligand yn 'e kristalstruktuer fan PBP2a. Dizze residuen binne essensjeel foar de enzymatyske aktiviteit fan PBP2a. Dizze resultaten suggerearje dat de synthetisearre ferbiningen kinne tsjinje as belofte anti-MRSA-medisinen, wat it belang fan it kombinearjen fan molekulêre docking mei bioassays beklammet om effektive terapeutyske kandidaten te identifisearjen.
Yn 'e earste pear jierren fan dizze ieu wiene ûndersyksynspanningen benammen rjochte op it ûntwikkeljen fan nije, ienfâldige prosedueres en metoaden foar de synteze fan ferskate ynnovative heterosyklyske systemen mei antimikrobiële aktiviteit mei help fan maklik beskikbere útgongsmaterialen.
Acrylonitril-eleminten wurde beskôge as wichtige útgongsmaterialen foar de synteze fan in protte opmerklike heterosyklyske systemen, om't se tige reaktive ferbiningen binne. Boppedat binne 2-cyanoacryloylchloride-derivaten de lêste jierren in soad brûkt foar de ûntwikkeling en synteze fan produkten fan libbensbelang op it mêd fan farmakologyske tapassingen, lykas tuskenprodukten fan medisinen1,2,3, foarrinners fan anti-HIV, antivirale, antikanker-, antibakteriële, antidepressiva en antioxidant-aginten4,5,6,7,8,9,10. Koartlyn hat de biologyske effektiviteit fan antraseen en syn derivaten, ynklusyf har antibiotika, antikanker11,12, antibakteriële13,14,15 en ynsektizide eigenskippen16,17, in soad oandacht lutsen18,19,20,21. De antimikrobiële ferbiningen dy't acrylonitril- en antraseen-eleminten befetsje, wurde werjûn yn figueren 1 en 2.
Neffens de Wrâldsûnensorganisaasje (WHO) (2021) is antimikrobiële resistinsje (AMR) in wrâldwide bedriging foar sûnens en ûntwikkeling22,23,24,25. Pasjinten kinne net genêzen wurde, wat resulteart yn langere sikehûsopnames en de needsaak foar djoerdere medisinen, lykas ferhege mortaliteit en ynvaliditeit. It gebrek oan effektive antimikrobiële middels liedt faak ta mislearjen fan behanneling foar ferskate ynfeksjes, foaral tidens gemoterapy en grutte operaasjes.
Neffens it rapport fan 'e Wrâldsûnensorganisaasje fan 2024 binne metisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA) en E. coli opnommen yn 'e list mei prioriteitspatogenen. Beide baktearjes binne resistint foar in protte antibiotika, sadat se ynfeksjes fertsjintwurdigje dy't lestich te behanneljen en te kontrolearjen binne, en d'r is in driuwende needsaak om nije en effektive antimikrobiële ferbiningen te ûntwikkeljen om dit probleem oan te pakken. Antraceen en syn derivaten binne bekende antimikrobiële stoffen dy't kinne ynwurkje op sawol Gram-positive as Gram-negative baktearjes. It doel fan dizze stúdzje is om in nij derivative te synthetisearjen dat dizze patogenen dy't gefaarlik binne foar de sûnens bestride kin.
De Wrâldsûnensorganisaasje (WHO) rapportearret dat in protte baktearjele patogenen resistint binne foar meardere antibiotika, ynklusyf meticilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA), in faak foarkommende oarsaak fan ynfeksje yn 'e mienskip en sûnenssoarchynstellingen. Pasjinten mei MRSA-ynfeksjes hawwe nei alle gedachten in 64% hegere mortaliteit as dyjingen mei medisyn-gefoelige ynfeksjes. Derneist foarmet E. coli in wrâldwiid risiko, om't de lêste ferdigeningsline tsjin karbapenem-resistinte Enterobacteriaceae (d.w.s. E. coli) kolistine is, mar kolistine-resistinte baktearjes binne koartlyn rapportearre yn ferskate lannen. 22,23,24,25
Dêrom is der, neffens it Global Action Plan on Antimicrobial Resistance26 fan 'e Wrâldsûnensorganisaasje, in driuwende needsaak foar de ûntdekking en synteze fan nije antimikrobiële stoffen. It grutte potinsjeel fan antraseen en acrylonitril as antibakteriële27, antifungale28, antykanker29 en antioxidant30 aginten is markearre yn ferskate publisearre artikels. Yn dit ferbân kin sein wurde dat dizze derivaten goede kandidaten binne foar gebrûk tsjin meticilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA).
Eardere literatuerbeoardielingen motivearren ús om nije derivaten yn dizze klassen te synthetisearjen. Dêrom hie de hjoeddeiske stúdzje as doel om nije heterosyklyske systemen te ûntwikkeljen dy't antraseen- en acrylonitril-eleminten befetsje, har antimikrobiële en antibakteriële effektiviteit te evaluearjen, en har potinsjele biningsynteraksjes mei penisilline-bindend proteïne 2a (PBP2a) te ûndersykjen troch molekulêre docking. Bouwend op 'e eardere stúdzjes, sette de hjoeddeiske stúdzje de synteze, biologyske evaluaasje en komputasjonele analyze fan heterosyklyske systemen troch om beloftefolle antimetisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA)-aginten te identifisearjen mei krêftige PBP2a-remmende aktiviteit31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Us hjoeddeiske ûndersyk rjochtet him op 'e synteze en antimikrobiële evaluaasje fan nije heterosyklyske ferbiningen dy't antraseen- en acrylonitril-eleminten befetsje. 3-(antraseen-9-yl)-2-cyanoacryloylchloride 4 waard taret en brûkt as in boublok foar de konstruksje fan nije heterosyklyske systemen.
De struktuer fan ferbining 4 waard bepaald mei spektrale gegevens. It 1H-NMR-spektrum liet de oanwêzigens fan CH= sjen by 9.26 ppm, it IR-spektrum liet de oanwêzigens fan in karbonylgroep sjen by 1737 cm−1 en in cyanogroep by 2224 cm−1, en it 13CNMR-spektrum befêstige ek de foarstelde struktuer (sjoch Eksperimintele seksje).
De synteze fan 3-(antracen-9-yl)-2-cyanoacryloylchloride 4 waard berikt troch hydrolyse fan aromatyske groepen 250, 41, 42, 53 mei etanolyske natriumhydrokside-oplossing (10%) om soeren 354, 45, 56 te jaan, dy't doe behannele waarden mei thionylchloride op in wetterbad om acryloylchloridederivaat 4 te jaan yn hege opbringst (88,5%), lykas te sjen is yn figuer 3.
Om nije heterosyklyske ferbiningen te meitsjen mei de ferwachte antibakteriële effektiviteit, waard de reaksje fan acylchloride 4 mei ferskate dinukleofilen útfierd.
It soere chloride 4 waard ien oere by 0° behannele mei hydrazinehydraat. Spitigernôch waard pyrazolon 5 net krigen. It produkt wie in acrylamidederivaat waans struktuer befêstige waard troch spektrale gegevens. It IR-spektrum liet absorpsjebannen sjen fan C=O by 1720 cm−1, C≡N by 2228 cm−1 en NH3 by 3424 cm−1. It 1H-NMR-spektrum liet in útwikseling singlet-sinjaal sjen fan 'e olefineprotonen en NH3-protonen by 9,3 ppm (sjoch Eksperimintele Seksje).
Twa mol soerchloride 4 waarden reagearre mei ien mol fenylhydrazine om N-fenylacryloylhydrazine-derivaat 7 te jaan yn goede opbringst (77%) (Ofbylding 5). De struktuer fan 7 waard befêstige troch ynfrareadspektroskopiegegevens, dy't de absorpsje fan twa C=O-groepen by 1691 en 1671 cm−1, de absorpsje fan 'e CN-groep by 2222 cm−1 en de absorpsje fan 'e NH-groep by 3245 cm−1 lieten sjen, en it 1H-NMR-spektrum liet in CH-groep sjen by 9,15 en 8,81 ppm en in NH-proton by 10,88 ppm (sjoch Eksperimintele seksje).
Yn dizze stúdzje waard de reaksje fan acylchloride 4 mei 1,3-dinukleofielen ûndersocht. Behanneling fan acylchloride 4 mei 2-aminopyridine yn 1,4-dioxaan mei TEA as base by keamertemperatuer joech acrylamidederivaat 8 (Ofbylding 5), wêrfan de struktuer identifisearre waard mei spektrale gegevens. IR-spektra lieten absorpsjebannen sjen fan cyano dy't útrekke by 2222 cm−1, NH3 by 3148 cm−1, en karbonyl by 1665 cm−1; 1H NMR-spektra befêstigen de oanwêzigens fan olefineprotonen by 9,14 ppm (sjoch Eksperimintele Seksje).
Ferbining 4 reagearret mei thiourea om pyrimidinethion 9 te jaan; ferbining 4 reagearret mei thiosemicarbazide om thiopyrazolderivaat 10 te jaan (Ofbylding 5). De struktueren fan ferbiningen 9 en 10 waarden befêstige troch spektrale en elemintêre analyze (sjoch Eksperimintele seksje).
Tetrazine-3-thiol 11 waard taret troch de reaksje fan ferbining 4 mei thiocarbazide as in 1,4-dinukleofiel (Ofbylding 5), en syn struktuer waard befêstige troch spektroskopie en elemintêre analyze. Yn it ynfrareadspektrum ferskynde de C=N-bining by 1619 cm−1. Tagelyk behold syn 1H-NMR-spektrum multiplaatsinjalen fan aromatyske protonen by 7,78–8,66 ppm en SH-protonen by 3,31 ppm (sjoch Eksperimintele Seksje).
Acryloylchloride 4 reagearret mei 1,2-diaminobenzeen, 2-aminothiofenol, antranilsoer, 1,2-diaminoetaan en ethanolamine as 1,4-dinukleofielen om nije heterosyklyske systemen te foarmjen (13–16).
De struktueren fan dizze nij synthetisearre ferbiningen waarden befêstige troch spektrale en elemintêre analyze (sjoch Eksperimintele seksje). 2-Hydroxyphenylacrylamide-derivaat 17 waard krigen troch reaksje mei 2-aminofenol as in dinukleofiel (Ofbylding 6), en syn struktuer waard befêstige troch spektrale en elemintêre analyze. It ynfrareadspektrum fan ferbining 17 liet sjen dat de C=O- en C≡N-sinjalen ferskynden by respektivelik 1681 en 2226 cm−1. Underwilens behâlde syn 1H-NMR-spektrum it singlet-sinjaal fan it olefineproton by 9,19 ppm, en it OH-proton ferskynde by 9,82 ppm (sjoch Eksperimintele seksje).
De reaksje fan soerchloride 4 mei ien nukleofiel (bygelyks etylamine, 4-toluïdine en 4-metoksyaniline) yn dioxaan as oplosmiddel en TEA as katalysator by keamertemperatuer joech griene kristallijne acrylamidederivaten 18, 19a en 19b. Elemintêre en spektrale gegevens fan ferbiningen 18, 19a en 19b befêstigen de struktueren fan dizze derivaten (sjoch Eksperimintele Seksje) (Ofbylding 7).
Nei it screenen fan 'e antimikrobiële aktiviteit fan ferskate syntetyske ferbiningen waarden ferskillende resultaten krigen lykas werjûn yn tabel 1 en figuer 8 (sjoch figuerbestân). Alle testte ferbiningen lieten ferskillende graden fan ynhibysje sjen tsjin de Gram-positive baktearje MRSA, wylst de Gram-negative baktearje Escherichia coli folsleine wjerstân tsjin alle ferbiningen sjen liet. De testte ferbiningen kinne wurde ferdield yn trije kategoryen op basis fan 'e diameter fan' e ynhibysjesône tsjin MRSA. De earste kategory wie de meast aktive en bestie út fiif ferbiningen (6, 7, 10, 13b en 14). De diameter fan 'e ynhibysjesône fan dizze ferbiningen wie hast 4 sm; de meast aktive ferbiningen yn dizze kategory wiene ferbiningen 6 en 13b. De twadde kategory wie matich aktyf en bestie út noch fiif ferbiningen (11, 13a, 15, 18 en 19a). De ynhibysjesône fan dizze ferbiningen fariearre fan 3,3 oant 3,65 sm, wêrby't ferbining 11 de grutste ynhibysjesône fan 3,65 ± 0,1 sm sjen liet. Oan 'e oare kant befette de lêste groep trije ferbiningen (8, 17 en 19b) mei de leechste antimikrobiële aktiviteit (minder as 3 sm). Figuer 9 lit de ferdieling fan 'e ferskate ynhibysjesônes sjen.
Fierder ûndersyk nei de antimikrobiële aktiviteit fan 'e testte ferbiningen omfette it bepalen fan 'e MIC en MBC foar elke ferbining. De resultaten farieare wat (lykas te sjen yn tabellen 2, 3 en figuer 10 (sjoch figuerbestân)), wêrby't ferbiningen 7, 11, 13a en 15 blykber opnij klassifisearre waarden as de bêste ferbiningen. Se hienen deselde leechste MIC- en MBC-wearden (39,06 μg/100 μL). Hoewol ferbiningen 7 en 8 legere MIC-wearden hienen (9,7 μg/100 μL), wiene har MBC-wearden heger (78,125 μg/100 μL). Dêrom waarden se as swakker beskôge as de earder neamde ferbiningen. Dizze seis ferbiningen wiene lykwols it effektyfst fan dyjingen dy't testen waarden, om't har MBC-wearden ûnder 100 μg/100 μL wiene.
Ferbiningen (10, 14, 18 en 19b) wiene minder aktyf yn ferliking mei oare testte ferbiningen, om't har MBC-wearden fariearden fan 156 oant 312 μg/100 μL. Oan 'e oare kant wiene ferbiningen (8, 17 en 19a) it minst beloftefol, om't se de heechste MBC-wearden hienen (respektyflik 625, 625 en 1250 μg/100 μL).
Uteinlik, neffens de tolerânsjenivo's werjûn yn tabel 3, kinne de testte ferbiningen wurde ferdield yn twa kategoryen op basis fan har wurkwize: ferbiningen mei bakteriside effekt (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) en ferbiningen mei antibakteriële effekt (6, 13b, 14, 17, 19a). Under harren hawwe ferbiningen 7, 11, 13a en 15 de foarkar, dy't deadlike aktiviteit sjen litte by in heul lege konsintraasje (39,06 μg/100 μL).
Tsien fan 'e trettjin testen ferbiningen lieten potinsjeel sjen tsjin antibiotika-resistinte metisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA). Dêrom wurdt fierdere screening mei mear antibiotika-resistinte patogenen (benammen lokale isolaten dy't patogene Gram-positive en Gram-negative baktearjes omfetsje) en patogene gisten oanrikkemandearre, lykas cytotoksyske testen fan elke ferbining om de feiligens te beoardieljen.
Molekulêre docking-stúdzjes waarden útfierd om it potinsjeel fan 'e synthetisearre ferbiningen as ynhibitoren fan penisilline-binende proteïne 2a (PBP2a) te evaluearjen yn metisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA). PBP2a is in kaai-enzyme belutsen by baktearjele selwandbiosynteze, en ynhibysje fan dit enzyme bemuoit him mei selwandfoarming, wat úteinlik liedt ta baktearjele lysis en seldea1. De docking-resultaten binne neamd yn tabel 4 en yn mear detail beskreaun yn it oanfoljende gegevensbestân, en de resultaten litte sjen dat ferskate ferbiningen in sterke bindingsaffiniteit foar PBP2a sjen litten, benammen wichtige aktive side-residuen lykas Lys 273, Lys 316 en Arg 298. De ynteraksjes, ynklusyf wetterstofbining en π-stacking, wiene tige ferlykber mei dy fan 'e ko-kristallisearre kinazolinonligand (CCL), wat it potinsjeel fan dizze ferbiningen as krêftige ynhibitoren oanjout.
De molekulêre dockinggegevens, tegearre mei oare berekkeningsparameters, suggerearren sterk dat PBP2a-ynhibysje it wichtichste meganisme wie dat ferantwurdlik wie foar de waarnommen antibakteriële aktiviteit fan dizze ferbiningen. De docking-skoares en root mean square deviation (RMSD)-wearden lieten fierder de bindingsaffiniteit en stabiliteit sjen, wat dizze hypoteze stipet. Lykas te sjen is yn tabel 4, wylst ferskate ferbiningen in goede bindingsaffiniteit lieten sjen, hienen guon ferbiningen (bygelyks 7, 9, 10 en 14) hegere docking-skoares as de ko-kristallisearre ligand, wat oanjout dat se sterkere ynteraksjes kinne hawwe mei de aktive side-residuen fan PBP2a. De meast bioaktive ferbiningen 6 en 13b lieten lykwols wat legere docking-skoares sjen (respektyflik -5,98 en -5,63) yn ferliking mei de oare liganden. Dit suggerearret dat hoewol docking-skoares brûkt wurde kinne om bindingsaffiniteit te foarsizzen, oare faktoaren (bygelyks ligandstabiliteit en molekulêre ynteraksjes yn 'e biologyske omjouwing) ek in wichtige rol spylje by it bepalen fan antibakteriële aktiviteit. Opmerklik wie dat de RMSD-wearden fan alle synthetisearre ferbiningen ûnder 2 Å wiene, wat befêstiget dat har dockingposysjes struktureel konsekwint binne mei de bindingskonformaasje fan 'e ko-kristallisearre ligand, wat har potinsjeel as krêftige PBP2a-ynhibitoren fierder stipet.
Hoewol docking-skoares en RMS-wearden weardefolle foarsizzingen leverje, is de korrelaasje tusken dizze docking-resultaten en antimikrobiële aktiviteit net altyd dúdlik op it earste each. Hoewol PBP2a-ynhibysje sterk stipe wurdt as in wichtige faktor dy't ynfloed hat op antimikrobiële aktiviteit, suggerearje ferskate ferskillen dat oare biologyske eigenskippen ek in wichtige rol spylje. Ferbiningen 6 en 13b lieten de heechste antimikrobiële aktiviteit sjen, mei sawol in ynhibysjezonediameter fan 4 sm as de leechste MIC (9,7 μg/100 μL) en MBC (78,125 μg/100 μL) wearden, nettsjinsteande har legere docking-skoares yn ferliking mei ferbiningen 7, 9, 10 en 14. Dit suggerearret dat hoewol PBP2a-ynhibysje bydraacht oan antimikrobiële aktiviteit, faktoaren lykas oplosberens, biobeskikberens en ynteraksjedynamika yn 'e baktearjele omjouwing ek ynfloed hawwe op 'e algemiene aktiviteit. Figuer 11 lit har docking-posysjes sjen, wat oanjout dat beide ferbiningen, sels mei relatyf lege bindingsskoares, noch altyd yn steat binne om te ynteraksje mei wichtige residuen fan PBP2a, wêrtroch it ynhibysjekompleks potinsjeel stabilisearre wurdt. Dit beklammet dat, hoewol molekulêre docking wichtige ynsjoggen biedt yn PBP2a-remming, oare biologyske faktoaren moatte wurde beskôge om de antimikrobiële effekten fan dizze ferbiningen yn 'e echte wrâld folslein te begripen.
Mei help fan 'e kristalstruktuer fan PBP2a (PDB ID: 4CJN) waarden 2D- en 3D-ynteraksjekaarten makke fan 'e meast aktive ferbiningen 6 en 13b dy't ferbûn binne mei penisilline-binende proteïne 2a (PBP2a) fan metisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA). Dizze kaarten fergelykje de ynteraksjepatroanen fan dizze ferbiningen mei de opnij ferbûne ko-kristallisearre kinazolinonligand (CCL), wêrby't wichtige ynteraksjes lykas wetterstofbining, π-stacking en ionyske ynteraksjes markearre wurde.
In ferlykber patroan waard waarnommen foar ferbining 7, dy't in relatyf hege docking-skoare (-6.32) en in ferlykbere diameter fan 'e ynhibysjesône (3.9 sm) sjen liet as ferbining 10. De MIC (39.08 μg/100 μL) en MBC (39.06 μg/100 μL) wiene lykwols signifikant heger, wat oanjout dat it hegere konsintraasjes fereaske om in antibakteriële effekt te fertoanen. Dit suggerearret dat hoewol ferbining 7 in sterke bindingsaffiniteit sjen liet yn docking-stúdzjes, faktoaren lykas biobeskikberens, sellulêre opname, of oare fysyk-gemyske eigenskippen de biologyske effektiviteit kinne beheine. Hoewol ferbining 7 bakteriside eigenskippen sjen liet, wie it minder effektyf yn it remmen fan baktearjele groei yn ferliking mei ferbiningen 6 en 13b.
Ferbining 10 liet in dramatysker ferskil sjen mei de heechste docking-skoare (-6.40), wat in sterke bindingsaffiniteit oan PBP2a oanjout. De diameter fan 'e sône fan ynhibysje (3.9 sm) wie lykwols te fergelykjen mei ferbining 7, en syn MBC (312 μg/100 μL) wie signifikant heger as ferbiningen 6, 7 en 13b, wat in swakkere bakteriside aktiviteit oanjout. Dit suggerearret dat nettsjinsteande goede docking-foarsizzingen, ferbining 10 minder effektyf wie yn it deadzjen fan MRSA fanwegen oare beheinde faktoaren lykas oplosberens, stabiliteit of minne permeabiliteit fan it baktearjele membraan. Dizze resultaten stypje it begryp dat, hoewol PBP2a-ynhibysje in wichtige rol spilet yn antibakteriële aktiviteit, it de ferskillen yn biologyske aktiviteit dy't waarnommen binne tusken de testte ferbiningen net folslein ferklearret. Dizze ferskillen suggerearje dat fierdere eksperimintele analyses en yngeande biologyske evaluaasjes nedich binne om de belutsen antibakteriële meganismen folslein te ferdúdlikjen.
De molekulêre dockingresultaten yn Tabel 4 en it Oanfoljende Gegevensbestân markearje de komplekse relaasje tusken dockingskoares en antimikrobiële aktiviteit. Hoewol ferbiningen 6 en 13b legere dockingskoares hawwe as ferbiningen 7, 9, 10 en 14, litte se de heechste antimikrobiële aktiviteit sjen. Harren ynteraksjekaarten (werjûn yn Figuer 11) jouwe oan dat se nettsjinsteande har legere bindingsskoares noch wichtige wetterstofbiningen en π-stacking-ynteraksjes foarmje mei wichtige residuen fan PBP2a dy't it enzym-ynhibitorkompleks op in biologysk foardielige manier kinne stabilisearje. Nettsjinsteande de relatyf lege dockingskoares fan 6 en 13b, suggerearret har ferbettere antimikrobiële aktiviteit dat oare eigenskippen lykas oplosberens, stabiliteit en sellulêre opname moatte wurde beskôge yn kombinaasje mei de dockinggegevens by it beoardieljen fan it potinsjeel fan inhibitoren. Dit markearret it belang fan it kombinearjen fan dockingûndersiken mei eksperimintele antimikrobiële analyze om it terapeutyske potinsjeel fan nije ferbiningen sekuer te beoardieljen.
Dizze resultaten beklamje dat, hoewol molekulêre docking in krêftich ark is foar it foarsizzen fan bindingsaffiniteit en it identifisearjen fan potinsjele meganismen fan ynhibysje, it net allinich fertroud wurde moat om antimikrobiële effektiviteit te bepalen. De molekulêre gegevens suggerearje dat PBP2a-ynhibysje in wichtige faktor is dy't ynfloed hat op antimikrobiële aktiviteit, mar feroarings yn biologyske aktiviteit suggerearje dat oare fysyk-gemyske en farmakokinetyske eigenskippen optimalisearre wurde moatte om de terapeutyske effektiviteit te ferbetterjen. Takomstige stúdzjes moatte har rjochtsje op it optimalisearjen fan 'e gemyske struktuer fan ferbiningen 7 en 10 om de biobeskikberens en sellulêre opname te ferbetterjen, wêrtroch't sterke docking-ynteraksjes oerset wurde yn werklike antimikrobiële aktiviteit. Fierdere stúdzjes, ynklusyf ekstra bioassays en struktuer-aktiviteitsrelaasje (SAR)-analyze, sille kritysk wêze om ús begryp te fergrutsjen fan hoe't dizze ferbiningen funksjonearje as PBP2a-ynhibitoren en om effektiver antimikrobiële aginten te ûntwikkeljen.
Ferbiningen synthetisearre út 3-(antracen-9-yl)-2-cyanoacryloylchloride 4 lieten ferskillende graden fan antimikrobiële aktiviteit sjen, wêrby't ferskate ferbiningen wichtige ynhibysje fan metisilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA) lieten sjen. Struktuer-aktiviteitsrelaasje (SAR)-analyze liet wichtige strukturele skaaimerken sjen dy't de antimikrobiële effektiviteit fan dizze ferbiningen ûnderlizze.
De oanwêzigens fan sawol acrylonitril- as antraceengroepen bliek kritysk te wêzen foar it ferbetterjen fan antimikrobiële aktiviteit. De tige reaktive nitrilgroep yn acrylonitril is needsaaklik om ynteraksjes mei baktearjele aaiwiten te fasilitearjen, en draacht dêrmei by oan de antimikrobiële eigenskippen fan 'e ferbining. Ferbiningen dy't sawol acrylonitril as antraceen befetsje, lieten konsekwint sterkere antimikrobiële effekten sjen. De aromatisiteit fan 'e antraceengroep stabilisearre dizze ferbiningen fierder, wêrtroch't har biologyske aktiviteit potinsjeel ferbettere waard.
De ynfiering fan heterosyklyske ringen ferbettere de antibakteriële effektiviteit fan ferskate derivaten signifikant. Benammen benzothiazolderivaat 13b en acrylhydrazidederivaat 6 lieten de heechste antibakteriële aktiviteit sjen mei in ynhibysjesône fan sawat 4 sm. Dizze heterosyklyske derivaten lieten wichtiger biologyske effekten sjen, wat oanjout dat de heterosyklyske struktuer in wichtige rol spilet yn 'e antibakteriële effekten. Likegoed droegen pyrimidinethion yn ferbining 9, thiopyrazol yn ferbining 10, en tetrazine-ring yn ferbining 11 by oan 'e antibakteriële eigenskippen fan' e ferbiningen, wat it belang fan heterosyklyske modifikaasje fierder ûnderstreket.
Under de synthetisearre ferbiningen foelen 6 en 13b op troch har poerbêste antibakteriële aktiviteiten. De minimale remmende konsintraasje (MIC) fan ferbining 6 wie 9,7 μg/100 μL, en de minimale bakteriside konsintraasje (MBC) wie 78,125 μg/100 μL, wat it poerbêste fermogen om meticilline-resistinte Staphylococcus aureus (MRSA) te ferwiderjen, ûnderstreket. Op deselde wize hie ferbining 13b in remmingsône fan 4 sm en lege MIC- en MBC-wearden, wat de krêftige antibakteriële aktiviteit befêstiget. Dizze resultaten markearje de kaairollen fan acrylhydrazide- en benzothiazolfunksjonele groepen by it bepalen fan 'e bio-effektiviteit fan dizze ferbiningen.
Yn tsjinstelling, lieten ferbiningen 7, 10 en 14 matige antibakteriële aktiviteit sjen mei ynhibysjesônes fariearjend fan 3,65 oant 3,9 sm. Dizze ferbiningen hienen hegere konsintraasjes nedich om de baktearjes folslein te deadzjen, lykas te sjen is oan har relatyf hege MIC- en MBC-wearden. Hoewol dizze ferbiningen minder aktyf wiene as ferbiningen 6 en 13b, lieten se noch altyd wichtige antibakteriële potinsje sjen, wat suggerearret dat de ynkorporaasje fan acrylonitril- en antraceen-eleminten yn 'e heterosyklyske ring bydraacht oan har antibakteriële effekt.
De ferbiningen hawwe ferskillende wurkwizen, guon litte bakteriside eigenskippen sjen en oaren litte bakteriostatyske effekten sjen. Ferbiningen 7, 11, 13a en 15 binne bakteriside en fereaskje legere konsintraasjes om baktearjes folslein te deadzjen. Yn tsjinstelling binne ferbiningen 6, 13b en 14 bakteriostatysk en kinne baktearjegroei remme by legere konsintraasjes, mar fereaskje hegere konsintraasjes om baktearjes folslein te deadzjen.
Oer it algemien beklammet de analyze fan 'e struktuer-aktiviteitsrelaasje it belang fan it yntrodusearjen fan acrylonitril- en antraseenmolekulen en heterosyklyske struktueren om wichtige antibakteriële aktiviteit te berikken. Dizze resultaten suggerearje dat optimalisaasje fan dizze strukturele komponinten en ûndersyk nei fierdere modifikaasjes om de oplosberens en membraanpermeabiliteit te ferbetterjen, kinne liede ta de ûntwikkeling fan effektiver anti-MRSA-medisinen.
Alle reagentia en oplosmiddels waarden suvere en droege mei standertprosedueres (El Gomhouria, Egypte). Smeltpunten waarden bepaald mei in GallenKamp elektroanysk smeltpuntapparaat en wurde sûnder korreksje rapportearre. Ynfraread (IR) spektra (cm⁻1) waarden opnommen by de ôfdieling Skiekunde, Fakulteit Wittenskippen, Ain Shams Universiteit mei kaliumbromide (KBr) pellets op in Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR spektrometer (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Feriene Steaten).
1H NMR-spektra waarden krigen by 300 MHz mei in GEMINI NMR-spektrometer (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, Feriene Steaten) en in BRUKER 300 MHz NMR-spektrometer (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Tetramethylsilane (TMS) waard brûkt as in ynterne standert mei deuterearre dimethylsulfoksyde (DMSO-d₆). NMR-mjittingen waarden útfierd oan 'e Fakulteit Wittenskippen, Universiteit fan Kairo, Giza, Egypte. Elemintanalyse (CHN) waard útfierd mei in Perkin-Elmer 2400 Elemental Analyzer en de krigen resultaten binne yn goede oerienkomst mei de berekkene wearden.
In mingsel fan soer 3 (5 mmol) en tionylchloride (5 ml) waard 4 oeren yn in wetterbad ferwaarme by 65 °C. Oerstallige tionylchloride waard fuorthelle troch destillaasje ûnder ferlege druk. De resultearjende reade fêste stof waard sammele en brûkt sûnder fierdere suvering. Smeltpunt: 200-202 °C, opbringst: 88,5%. IR (KBr, ν, cm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, heteroaromatisaasje). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH₃antraceen), 155.34, 114.93 (CH₃=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Analyst. Berekkene foar C18H10ClNO₃ (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Fûn: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
By 0°C waard 4 (2 mmol, 0,7 g) oplost yn wetterfrij dioxaan (20 ml) en waard hydrazinehydraat (2 mmol, 0,16 ml, 80%) dripkes tafoege en 1 oere roerd. De delslachte fêste stof waard troch filtraasje sammele en út ethanol opnij kristallisearre om ferbining 6 te jaan.
Griene kristallen, smeltpunt 190-192 ℃, opbringst 69,36%; IR (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9,3 (br s, H, NH, útwikselber), 7,69-8,51 (m, 18H, heteroaromatysk), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=); Berekkene wearde foar C33H21N3O (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Fûn: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05%.
Los 4 (2 mmol, 0,7 g) op yn 20 ml wetterfrije dioxaanoplossing (mei in pear drippen triethylamine), foegje fenylhydrazine/2-aminopyridine (2 mmol) ta en roer by keamertemperatuer foar respektivelik 1 en 2 oeren. Giet it reaksjemingsel yn iis of wetter en soer it oan mei ferdund sâltsoer. Filterje de skieden fêste stof ôf en rekristallisearje út ethanol om 7 te krijen en rekristallisearje út benzeen om 8 te krijen.
Griene kristallen, smeltpunt 160-162 ℃, opbringst 77%; IR (KBr, ν, cm−1): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH, útwikselber), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatysk); Berekkene wearde foar C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Fûn: C, 81.96; H, 3.91; N, 8,91%.
4 (2 mmol, 0,7 g) waard oplost yn 20 ml wetterfrije dioxaanoplossing (mei in pear drippen triethylamine), 2-aminopyridine (2 mmol, 0,25 g) waard tafoege en it mingsel waard 2 oeren by keamertemperatuer roerd. It reaksjemingsel waard yn iiswetter getten en oansuurd mei ferdund sâltsoer. De foarme delslach waard ôffiltrearre en opnij kristallisearre út benzeen, wêrtroch griene kristallen fan 8 ûntstienen mei in smeltpunt fan 146-148 °C en in opbringst fan 82,5%; ynfrareadspektrum (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8,78 (s, H, NH, útwikselber), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, heteroaromatisaasje); Berekkene foar C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Fûn: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36%.
Ferbining 4 (2 mmol, 0,7 g) waard oplost yn 20 ml droech dioxaan (mei in pear drippen triethylamine en 2 mmol thiourea/semicarbazide) en 2 oeren ûnder reflux ferwaarme. It oplosmiddel waard yn fakuüm ferdampt. It residu waard opnij kristallisearre út dioxaan om in mingsel te jaan.