Grazas por visitar nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que uses a versión máis recente do navegador (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Ademais, para garantir a compatibilidade continua, este sitio non incluirá estilos nin JavaScript.
O cloruro de sínthon 3-(antracen-9-il)-2-cianoacriloílo 4 foi sintetizado e empregado para sintetizar unha variedade de compostos heterocíclicos altamente activos mediante a súa reacción con varios nucleófilos nitroxenados. A estrutura de cada composto heterocíclico sintetizado caracterizouse exhaustivamente mediante análises espectroscópicas e elementais. Dez dos trece novos compostos heterocíclicos mostraron unha eficacia alentadora contra as bacterias multirresistentes (MRSA). Entre eles, os compostos 6, 7, 10, 13b e 14 mostraron a maior actividade antibacteriana con zonas de inhibición próximas aos 4 cm. Non obstante, os estudos de acoplamento molecular revelaron que os compostos tiñan diferentes afinidades de unión á proteína de unión á penicilina 2a (PBP2a), un obxectivo clave para a resistencia ao MRSA. Algúns compostos como o 7, 10 e 14 mostraron unha maior afinidade de unión e estabilidade de interacción no sitio activo de PBP2a en comparación co ligando quinazolinona cocristalizado. En contraste, os compostos 6 e 13b tiveron puntuacións de acoplamento máis baixas pero aínda así mostraron unha actividade antibacteriana significativa, sendo o composto 6 o que tivo os valores de concentración mínima inhibitoria (CMI) (9,7 μg/100 μL) e concentración metabólica mínima (CMB) (78,125 μg/100 μL) máis baixos. A análise de acoplamento revelou interaccións clave, incluíndo pontes de hidróxeno e apilamento π, particularmente con residuos como Lys 273, Lys 316 e Arg 298, que foron identificados como interactuantes co ligando cocristalizado na estrutura cristalina de PBP2a. Estes residuos son esenciais para a actividade encimática de PBP2a. Estes resultados suxiren que os compostos sintetizados poden servir como fármacos anti-MRSA prometedores, o que destaca a importancia de combinar o acoplamento molecular con bioensaios para identificar candidatos terapéuticos eficaces.
Nos primeiros anos deste século, os esforzos de investigación centráronse principalmente no desenvolvemento de novos procedementos e métodos sinxelos para a síntese de varios sistemas heterocíclicos innovadores con actividade antimicrobiana utilizando materiais de partida facilmente dispoñibles.
As fraccións de acrilonitrilo considéranse materiais de partida importantes para a síntese de moitos sistemas heterocíclicos notables porque son compostos altamente reactivos. Ademais, os derivados do cloruro de 2-cianoacriloílo utilizáronse amplamente nos últimos anos para o desenvolvemento e a síntese de produtos de vital importancia no campo das aplicacións farmacolóxicas, como intermediarios farmacolóxicos1,2,3, precursores de axentes anti-VIH, antivirais, anticanceríxenos, antibacterianos, antidepresivos e antioxidantes4,5,6,7,8,9,10. Recentemente, a eficacia biolóxica do antraceno e os seus derivados, incluíndo as súas propiedades antibióticas, anticanceríxenas11,12, antibacterianas13,14,15 e insecticidas16,17, atraeu moita atención18,19,20,21. Os compostos antimicrobianos que conteñen fraccións de acrilonitrilo e antraceno móstranse nas figuras 1 e 2.
Segundo a Organización Mundial da Saúde (OMS) (2021), a resistencia aos antimicrobianos (AMR) é unha ameaza global para a saúde e o desenvolvemento22,23,24,25. Os pacientes non poden curarse, o que provoca estancias hospitalarias máis longas e a necesidade de medicamentos máis caros, así como un aumento da mortalidade e a discapacidade. A falta de antimicrobianos eficaces adoita levar ao fracaso do tratamento de diversas infeccións, especialmente durante a quimioterapia e as cirurxías importantes.
Segundo o informe da Organización Mundial da Saúde de 2024, o Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA) e a E. coli están incluídos na lista de patóxenos prioritarios. Ambas as bacterias son resistentes a moitos antibióticos, polo que representan infeccións difíciles de tratar e controlar, e existe unha necesidade urxente de desenvolver novos compostos antimicrobianos eficaces para abordar este problema. O antraceno e os seus derivados son antimicrobianos ben coñecidos que poden actuar tanto sobre bacterias grampositivas como gramnegativas. O obxectivo deste estudo é sintetizar un novo derivado que poida combater estes patóxenos que son perigosos para a saúde.
A Organización Mundial da Saúde (OMS) informa de que moitos patóxenos bacterianos son resistentes a múltiples antibióticos, incluído o Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA), unha causa común de infección na comunidade e nos centros de atención sanitaria. Os pacientes con infeccións por MRSA teñen unha taxa de mortalidade un 64 % maior que os que padecen infeccións susceptibles aos fármacos. Ademais, a E. coli supón un risco global porque a última liña de defensa contra as enterobacteriaceae resistentes aos carbapenémicos (é dicir, a E. coli) é a colistina, pero recentemente informouse da presenza de bacterias resistentes á colistina en varios países.22,23,24,25
Polo tanto, segundo o Plan de Acción Global da Organización Mundial da Saúde sobre a Resistencia Antimicrobiana26, existe unha necesidade urxente de descubrir e síntese de novos antimicrobianos. O gran potencial do antraceno e o acrilonitrilo como axentes antibacterianos27, antifúnxicos28, anticanceríxenos29 e antioxidantes30 foi destacado en numerosos artigos publicados. Neste sentido, pódese dicir que estes derivados son bos candidatos para o seu uso contra o Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA).
As revisións bibliográficas previas motiváronnos a sintetizar novos derivados nestas clases. Polo tanto, o presente estudo tivo como obxectivo desenvolver novos sistemas heterocíclicos que conteñan restos de antraceno e acrilonitrilo, avaliar a súa eficacia antimicrobiana e antibacteriana e investigar as súas potenciais interaccións de unión coa proteína de unión á penicilina 2a (PBP2a) mediante acoplamento molecular. Baseándose nos estudos previos, o presente estudo continuou a síntese, a avaliación biolóxica e a análise computacional de sistemas heterocíclicos para identificar axentes prometedores de Staphylococcus aureus resistentes á antimeticillina (MRSA) con potente actividade inhibidora de PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
A nosa investigación actual céntrase na síntese e avaliación antimicrobiana de novos compostos heterocíclicos que conteñen restos de antraceno e acrilonitrilo. Preparouse o cloruro de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacriloílo 4 e utilizouse como elemento básico para a construción de novos sistemas heterocíclicos.
A estrutura do composto 4 determinouse empregando datos espectrais. O espectro de RMN de 1H mostrou a presenza de CH= a 9,26 ppm, o espectro de IR mostrou a presenza dun grupo carbonilo a 1737 cm−1 e dun grupo ciano a 2224 cm−1, e o espectro de RMN de 13CN tamén confirmou a estrutura proposta (véxase a sección experimental).
A síntese do cloruro de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacriloílo 4 realizouse mediante a hidrólise dos grupos aromáticos 250, 41, 42, 53 cunha solución etanólica de hidróxido de sodio (10 %) para obter os ácidos 354, 45, 56, que despois se trataron con cloruro de tionilo nun baño de auga para obter o derivado de cloruro de acriloílo 4 con alto rendemento (88,5 %), como se mostra na Figura 3.
Para crear novos compostos heterocíclicos coa eficacia antibacteriana esperada, levouse a cabo a reacción do cloruro de acilo 4 con varios dinucleófilos.
O cloruro de ácido 4 tratouse con hidrato de hidracina a 0° durante unha hora. Desafortunadamente, non se obtivo a pirazolona 5. O produto era un derivado de acrilamida cuxa estrutura se confirmou mediante datos espectrais. O seu espectro de IR mostrou bandas de absorción de C=O a 1720 cm−1, C≡N a 2228 cm−1 e NH3 a 3424 cm−1. O espectro de RMN de 1H mostrou un sinal singlete de intercambio dos protóns de olefina e os protóns NH3 a 9,3 ppm (véxase a Sección Experimental).
Dous moles de cloruro de ácido 4 reaccionaron cun mol de fenilhidracina para obter o derivado de N-fenilacriloilhidracina 7 con bo rendemento (77 %) (Figura 5). A estrutura de 7 confirmouse mediante datos de espectroscopia infravermella, que mostraron a absorción de dous grupos C=O a 1691 e 1671 cm−1, a absorción do grupo CN a 2222 cm−1 e a absorción do grupo NH a 3245 cm−1, e o seu espectro de RMN de 1H mostrou o grupo CH a 9,15 e 8,81 ppm e o protón NH a 10,88 ppm (véxase a sección experimental).
Neste estudo, investigouse a reacción do cloruro de acilo 4 con 1,3-dinucleófilos. O tratamento do cloruro de acilo 4 con 2-aminopiridina en 1,4-dioxano con TEA como base a temperatura ambiente produciu o derivado de acrilamida 8 (Figura 5), ​​cuxa estrutura se identificou utilizando datos espectrais. Os espectros de IR mostraron bandas de absorción de ciano que se estiran a 2222 cm−1, NH a 3148 cm−1 e carbonilo a 1665 cm−1; os espectros de RMN de 1H confirmaron a presenza de protóns de olefina a 9,14 ppm (véxase a Sección Experimental).
O composto 4 reacciona coa tiourea para dar pirimidinetiona 9; o composto 4 reacciona coa tiosemicarbazida para dar o derivado de tiopirazol 10 (Figura 5). As estruturas dos compostos 9 e 10 confirmáronse mediante análise espectral e elemental (véxase a sección experimental).
A tetrazina-3-tiol 11 preparouse mediante a reacción do composto 4 con tiocarbazida como 1,4-dinucleófilo (Figura 5), ​​e a súa estrutura confirmouse mediante espectroscopia e análise elemental. No espectro infravermello, a unión C=N apareceu a 1619 cm−1. Ao mesmo tempo, o seu espectro de RMN de 1H retivo sinais multiplaca de protóns aromáticos a 7,78–8,66 ppm e protóns SH a 3,31 ppm (véxase a Sección Experimental).
O cloruro de acriloílo 4 reacciona con 1,2-diaminobenceno, 2-aminotiofenol, ácido antranílico, 1,2-diaminoetano e etanolamina como 1,4-dinucleófilos para formar novos sistemas heterocíclicos (13–16).
As estruturas destes compostos recentemente sintetizados confirmáronse mediante análise espectral e elemental (véxase a sección experimental). O derivado de 2-hidroxifenilacrilamida 17 obtívose por reacción con 2-aminofenol como dinucleófilo (Figura 6) e a súa estrutura confirmouse mediante análise espectral e elemental. O espectro infravermello do composto 17 mostrou que os sinais C=O e C≡N apareceron a 1681 e 2226 cm−1, respectivamente. Mentres tanto, o seu espectro de RMN de 1H mantivo o sinal singlete do protón da olefina a 9,19 ppm e o protón OH apareceu a 9,82 ppm (véxase a sección experimental).
A reacción do cloruro de ácido 4 cun nucleófilo (por exemplo, etilamina, 4-toluidina e 4-metoxianilina) en dioxano como solvente e TEA como catalizador a temperatura ambiente produciu os derivados cristalinos verdes de acrilamida 18, 19a e 19b. Os datos elementais e espectrais dos compostos 18, 19a e 19b confirmaron as estruturas destes derivados (véxase a Sección Experimental) (Figura 7).
Tras avaliar a actividade antimicrobiana de varios compostos sintéticos, obtivéronse diferentes resultados, como se mostra na Táboa 1 e na Figura 8 (véxase o ficheiro da figura). Todos os compostos analizados mostraron diferentes graos de inhibición contra a bacteria grampositiva MRSA, mentres que a bacteria gramnegativa Escherichia coli mostrou unha resistencia completa a todos os compostos. Os compostos analizados pódense dividir en tres categorías segundo o diámetro da zona de inhibición contra o MRSA. A primeira categoría foi a máis activa e constaba de cinco compostos (6, 7, 10, 13b e 14). O diámetro da zona de inhibición destes compostos era próximo aos 4 cm; os compostos máis activos desta categoría foron os compostos 6 e 13b. A segunda categoría foi moderadamente activa e constaba doutros cinco compostos (11, 13a, 15, 18 e 19a). A zona de inhibición destes compostos oscilou entre os 3,3 e os 3,65 cm, sendo o composto 11 o que mostrou a maior zona de inhibición, con 3,65 ± 0,1 cm. Por outra banda, o último grupo contiña tres compostos (8, 17 e 19b) coa menor actividade antimicrobiana (menos de 3 cm). A figura 9 mostra a distribución das diferentes zonas de inhibición.
Unha investigación máis profunda da actividade antimicrobiana dos compostos probados implicou a determinación da concentración mínima inhibitoria (CMI) e a concentración mínima metabólica (CMB) para cada composto. Os resultados variaron lixeiramente (como se mostra nas táboas 2, 3 e na figura 10 (véxase o ficheiro da figura)), e os compostos 7, 11, 13a e 15 aparentemente foron reclasificados como os mellores compostos. Tiñan os mesmos valores de CMI e CMB máis baixos (39,06 μg/100 μL). Aínda que os compostos 7 e 8 tiñan valores de CMI máis baixos (9,7 μg/100 μL), os seus valores de CMB eran máis altos (78,125 μg/100 μL). Polo tanto, consideráronse máis débiles que os compostos mencionados anteriormente. Non obstante, estes seis compostos foron os máis eficaces dos probados, xa que os seus valores de CMB estaban por debaixo de 100 μg/100 μL.
Os compostos (10, 14, 18 e 19b) foron menos activos en comparación con outros compostos probados, xa que os seus valores de MBC oscilaron entre 156 e 312 μg/100 μL. Por outra banda, os compostos (8, 17 e 19a) foron os menos prometedores, xa que tiveron os valores de MBC máis altos (625, 625 e 1250 μg/100 μL, respectivamente).
Finalmente, segundo os niveis de tolerancia que se mostran na Táboa 3, os compostos probados pódense dividir en dúas categorías segundo o seu modo de acción: compostos con efecto bactericida (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) e compostos con efecto antibacteriano (6, 13b, 14, 17, 19a). Entre eles, prefírense os compostos 7, 11, 13a e 15, que presentan actividade letal a unha concentración moi baixa (39,06 μg/100 μL).
Dez dos trece compostos probados mostraron potencial contra o Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA) resistente aos antibióticos. Polo tanto, recoméndase unha maior detección con máis patóxenos resistentes aos antibióticos (especialmente illamentos locais que abarcan bacterias grampositivas e gramnegativas patóxenas) e lévedos patóxenos, así como probas citotóxicas de cada composto para avaliar a súa seguridade.
Realizáronse estudos de acoplamento molecular para avaliar o potencial dos compostos sintetizados como inhibidores da proteína de unión á penicilina 2a (PBP2a) en Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA). A PBP2a é un encima clave implicado na biosíntese da parede celular bacteriana, e a inhibición deste encima interfire coa formación da parede celular, o que leva en última instancia á lise bacteriana e á morte celular1. Os resultados do acoplamento aparecen na Táboa 4 e descríbense con máis detalle no ficheiro de datos complementario, e os resultados mostran que varios compostos mostraron unha forte afinidade de unión pola PBP2a, particularmente residuos clave do sitio activo como Lys 273, Lys 316 e Arg 298. As interaccións, incluíndo as pontes de hidróxeno e o apilamento π, foron moi similares ás do ligando quinazolinona (CCL) cocristalizado, o que indica o potencial destes compostos como potentes inhibidores.
Os datos de acoplamento molecular, xunto con outros parámetros computacionais, suxeriron fortemente que a inhibición de PBP2a era o mecanismo clave responsable da actividade antibacteriana observada destes compostos. As puntuacións de acoplamento e os valores de desviación cuadrática media (RMSD) revelaron aínda máis a afinidade e a estabilidade de unión, o que apoia esta hipótese. Como se mostra na Táboa 4, aínda que varios compostos mostraron unha boa afinidade de unión, algúns compostos (por exemplo, 7, 9, 10 e 14) tiveron puntuacións de acoplamento máis altas que o ligando cocristalizado, o que indica que poden ter interaccións máis fortes cos residuos do sitio activo de PBP2a. Non obstante, os compostos máis bioactivos 6 e 13b mostraron puntuacións de acoplamento lixeiramente máis baixas (-5,98 e -5,63, respectivamente) en comparación cos outros ligandos. Isto suxire que, aínda que as puntuacións de acoplamento poden usarse para predicir a afinidade de unión, outros factores (por exemplo, a estabilidade do ligando e as interaccións moleculares no ambiente biolóxico) tamén xogan un papel clave na determinación da actividade antibacteriana. Cabe destacar que os valores de RMSD de todos os compostos sintetizados foron inferiores a 2 Å, o que confirma que as súas poses de acoplamento son estruturalmente consistentes coa conformación de unión do ligando cocristalizado, o que apoia aínda máis o seu potencial como potentes inhibidores de PBP2a.
Aínda que as puntuacións de acoplamento e os valores RMS proporcionan predicións valiosas, a correlación entre estes resultados de acoplamento e a actividade antimicrobiana non sempre é clara a primeira vista. Aínda que a inhibición de PBP2a está fortemente apoiada como un factor clave que inflúe na actividade antimicrobiana, varias diferenzas suxiren que outras propiedades biolóxicas tamén xogan un papel importante. Os compostos 6 e 13b mostraron a maior actividade antimicrobiana, cun diámetro de zona de inhibición de 4 cm e os valores máis baixos de MIC (9,7 μg/100 μL) e MBC (78,125 μg/100 μL), a pesar das súas puntuacións de acoplamento máis baixas en comparación cos compostos 7, 9, 10 e 14. Isto suxire que, aínda que a inhibición de PBP2a contribúe á actividade antimicrobiana, factores como a solubilidade, a biodispoñibilidade e a dinámica de interacción no ambiente bacteriano tamén inflúen na actividade xeral. A figura 11 mostra as súas poses de acoplamento, o que indica que ambos compostos, mesmo con puntuacións de unión relativamente baixas, aínda son capaces de interactuar con residuos clave de PBP2a, estabilizando potencialmente o complexo de inhibición. Isto destaca que, aínda que o acoplamento molecular proporciona información importante sobre a inhibición de PBP2a, deben considerarse outros factores biolóxicos para comprender plenamente os efectos antimicrobianos destes compostos no mundo real.
Usando a estrutura cristalina de PBP2a (ID do PDB: 4CJN), construíronse mapas de interacción 2D e 3D dos compostos máis activos 6 e 13b acoplados coa proteína de unión á penicilina 2a (PBP2a) de Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA). Estes mapas comparan os patróns de interacción destes compostos co ligando quinazolinona (CCL) cocristalizado e reacoplado, destacando interaccións clave como as pontes de hidróxeno, o apilamento π e as interaccións iónicas.
Observouse un patrón similar para o composto 7, que mostrou unha puntuación de acoplamento relativamente alta (-6,32) e un diámetro da zona de inhibición similar (3,9 cm) ao composto 10. Non obstante, a súa concentración mínima inhibitoria (CMI) (39,08 μg/100 μL) e a súa concentración mínima de inhibición (CMB) (39,06 μg/100 μL) foron significativamente maiores, o que indica que require concentracións máis altas para exhibir un efecto antibacteriano. Isto suxire que, aínda que o composto 7 mostrou unha forte afinidade de unión nos estudos de acoplamento, factores como a biodispoñibilidade, a absorción celular ou outras propiedades fisicoquímicas poden limitar a súa eficacia biolóxica. Aínda que o composto 7 mostrou propiedades bactericidas, foi menos eficaz na inhibición do crecemento bacteriano en comparación cos compostos 6 e 13b.
O composto 10 mostrou unha diferenza máis drástica coa puntuación de acoplamento máis alta (-6,40), o que indica unha forte afinidade de unión a PBP2a. Non obstante, o seu diámetro de zona de inhibición (3,9 cm) era comparable ao composto 7, e a súa MBC (312 μg/100 μL) era significativamente maior que a dos compostos 6, 7 e 13b, o que indica unha actividade bactericida máis débil. Isto suxire que, a pesar das boas predicións de acoplamento, o composto 10 foi menos eficaz para matar o MRSA debido a outros factores limitantes como a solubilidade, a estabilidade ou a mala permeabilidade da membrana bacteriana. Estes resultados apoian a comprensión de que, aínda que a inhibición de PBP2a xoga un papel clave na actividade antibacteriana, non explica completamente as diferenzas na actividade biolóxica observadas entre os compostos probados. Estas diferenzas suxiren que se necesitan máis análises experimentais e avaliacións biolóxicas en profundidade para dilucidar completamente os mecanismos antibacterianos implicados.
Os resultados do acoplamento molecular na Táboa 4 e no Ficheiro de Datos Suplementarios destacan a complexa relación entre as puntuacións de acoplamento e a actividade antimicrobiana. Aínda que os compostos 6 e 13b teñen puntuacións de acoplamento máis baixas que os compostos 7, 9, 10 e 14, presentan a maior actividade antimicrobiana. Os seus mapas de interacción (mostrados na Figura 11) indican que, a pesar das súas puntuacións de unión máis baixas, aínda forman enlaces de hidróxeno significativos e interaccións de apilamento π con residuos clave de PBP2a que poden estabilizar o complexo encima-inhibidor dun xeito bioloxicamente beneficioso. A pesar das puntuacións de acoplamento relativamente baixas de 6 e 13b, a súa actividade antimicrobiana mellorada suxire que outras propiedades como a solubilidade, a estabilidade e a absorción celular deben considerarse xunto cos datos de acoplamento ao avaliar o potencial do inhibidor. Isto destaca a importancia de combinar estudos de acoplamento con análises antimicrobianas experimentais para avaliar con precisión o potencial terapéutico dos novos compostos.
Estes resultados destacan que, aínda que o acoplamento molecular é unha ferramenta poderosa para predicir a afinidade de unión e identificar posibles mecanismos de inhibición, non se debe confiar só nel para determinar a eficacia antimicrobiana. Os datos moleculares suxiren que a inhibición da PBP2a é un factor clave que inflúe na actividade antimicrobiana, pero os cambios na actividade biolóxica suxiren que outras propiedades fisicoquímicas e farmacocinéticas deben optimizarse para mellorar a eficacia terapéutica. Os estudos futuros deberían centrarse na optimización da estrutura química dos compostos 7 e 10 para mellorar a biodispoñibilidade e a absorción celular, garantindo que as fortes interaccións de acoplamento se traduzan en actividade antimicrobiana real. Estudos adicionais, incluíndo bioensaios adicionais e análises da relación estrutura-actividade (SAR), serán fundamentais para mellorar a nosa comprensión de como estes compostos funcionan como inhibidores da PBP2a e para desenvolver axentes antimicrobianos máis eficaces.
Os compostos sintetizados a partir do cloruro de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacriloílo 4 mostraron diversos graos de actividade antimicrobiana, e varios compostos demostraron unha inhibición significativa do Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA). A análise da relación estrutura-actividade (SAR) revelou características estruturais clave que subxacen á eficacia antimicrobiana destes compostos.
A presenza de grupos acrilonitrilo e antraceno demostrou ser fundamental para mellorar a actividade antimicrobiana. O grupo nitrilo altamente reactivo do acrilonitrilo é necesario para facilitar as interaccións coas proteínas bacterianas, contribuíndo así ás propiedades antimicrobianas do composto. Os compostos que conteñen tanto acrilonitrilo como antraceno demostraron sistematicamente efectos antimicrobianos máis fortes. A aromaticidade do grupo antraceno estabilizou aínda máis estes compostos, o que potencialmente mellorou a súa actividade biolóxica.
A introdución de aneis heterocíclicos mellorou significativamente a eficacia antibacteriana de varios derivados. En particular, o derivado de benzotiazol 13b e o derivado de acrilhidrazida 6 mostraron a maior actividade antibacteriana cunha zona de inhibición de aproximadamente 4 cm. Estes derivados heterocíclicos mostraron efectos biolóxicos máis significativos, o que indica que a estrutura heterocíclica xoga un papel clave nos efectos antibacterianos. Do mesmo xeito, a pirimidinetiona no composto 9, o tiopirazol no composto 10 e o anel de tetrazina no composto 11 contribuíron ás propiedades antibacterianas dos compostos, o que destaca aínda máis a importancia da modificación heterocíclica.
Entre os compostos sintetizados, o 6 e o ​​13b destacaron polas súas excelentes actividades antibacterianas. A concentración inhibitoria mínima (CMI) do composto 6 foi de 9,7 μg/100 μL, e a concentración bactericida mínima (CMB) foi de 78,125 μg/100 μL, o que destaca a súa excelente capacidade para eliminar o Staphylococcus aureus resistente á meticilina (MRSA). Do mesmo xeito, o composto 13b tiña unha zona de inhibición de 4 cm e valores baixos de CMI e CMB, o que confirma a súa potente actividade antibacteriana. Estes resultados destacan os papeis clave dos grupos funcionais acrilohidrazida e benzotiazol na determinación da bioeficacia destes compostos.
En contraste, os compostos 7, 10 e 14 mostraron unha actividade antibacteriana moderada con zonas de inhibición que oscilaban entre 3,65 e 3,9 cm⁻¹. Estes compostos requirían concentracións máis altas para matar completamente as bacterias, como o reflicten os seus valores de concentración mínima inhibitoria (CMI) e concentración mínima metabólica (CMB) relativamente altos. Aínda que estes compostos eran menos activos que os compostos 6 e 13b, aínda mostraron un potencial antibacteriano significativo, o que suxire que a incorporación de grupos acrilonitrilo e antraceno no anel heterocíclico contribúe ao seu efecto antibacteriano.
Os compostos teñen diferentes modos de acción, algúns presentando propiedades bactericidas e outros presentando efectos bacteriostáticos. Os compostos 7, 11, 13a e 15 son bactericidas e requiren concentracións máis baixas para matar completamente as bacterias. Pola contra, os compostos 6, 13b e 14 son bacteriostáticos e poden inhibir o crecemento bacteriano a concentracións máis baixas, pero requiren concentracións máis altas para matar completamente as bacterias.
En xeral, a análise da relación estrutura-actividade destaca a importancia de introducir grupos de acrilonitrilo e antraceno e estruturas heterocíclicas para lograr unha actividade antibacteriana significativa. Estes resultados suxiren que a optimización destes compoñentes estruturais e a exploración de novas modificacións para mellorar a solubilidade e a permeabilidade da membrana poden levar ao desenvolvemento de fármacos anti-MRSA máis eficaces.
Todos os reactivos e solventes purificáronse e secáronse empregando procedementos estándar (El Gomhouria, Exipto). Os puntos de fusión determináronse empregando un aparato electrónico de punto de fusión GallenKamp e indícanse sen corrección. Os espectros de infravermellos (IR) (cm⁻1) rexistráronse no Departamento de Química da Facultade de Ciencias da Universidade Ain Shams empregando pellets de bromuro de potasio (KBr) nun espectrómetro FTIR Thermo Electron Nicolet iS10 (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA).
Os espectros de RMN de 1H obtivéronse a 300 MHz empregando un espectrómetro de RMN GEMINI (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, EUA) e un espectrómetro de RMN BRUKER de 300 MHz (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Empregouse tetrametilsilano (TMS) como estándar interno con dimetilsulfóxido deuterado (DMSO-d₆). As medicións de RMN realizáronse na Facultade de Ciencias da Universidade do Cairo, en Giza, Exipto. A análise elemental (CHN) realizouse cun analizador elemental Perkin-Elmer 2400 e os resultados obtidos concordan ben cos valores calculados.
Unha mestura de ácido 3 (5 mmol) e cloruro de tionilo (5 ml) quentouse nun baño de auga a 65 °C durante 4 h. O exceso de cloruro de tionilo eliminouse por destilación a presión reducida. O sólido vermello resultante recolleuse e utilizouse sen máis purificación. Punto de fusión: 200-202 °C, rendemento: 88,5 %. IR (KBr, ν, cm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). RMN de 1H (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, heteroaromatización). RMN de 13C (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115,11 (C≡N), 124,82–130,53 (CH antraceno), 155,34, 114,93 (CH=C–C=O), 162,22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291,73111. Analista. Calculado para C18H10ClNO (291,73): C, 74,11; H, 3,46; N, 4,80. Atopado: C, 74,41; H, 3,34; N, 4,66 %.
A 0 °C, disolveuse 4 (2 mmol, 0,7 g) en dioxano anhidro (20 ml) e engadiuse gota a gota hidrato de hidracina (2 mmol, 0,16 ml, 80 %) e axitouse durante 1 h. O sólido precipitado recolleuse por filtración e recristalizouse en etanol para dar o composto 6.
Cristais verdes, punto de fusión 190-192 ℃, rendemento 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, intercambiable), 7,69-8,51 (m, 18H, heteroaromático), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=); Valor calculado para C33H21N3O (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Atopados: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05 %.
Disolver 4 (2 mmol, 0,7 g) en 20 ml de solución de dioxano anhidro (que contén unhas poucas gotas de trietilamina), engadir fenilhidracina/2-aminopiridina (2 mmol) e axitar a temperatura ambiente durante 1 e 2 h, respectivamente. Verter a mestura de reacción en xeo ou auga e acidificar con ácido clorhídrico diluído. Filtrar o sólido separado e recristalizalo en etanol para obter 7 e recristalizalo en benceno para obter 8.
Cristais verdes, punto de fusión 160-162 ℃, rendemento 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, intercambiable), 9,15 (s, 1H, CH=), 8,81 (s, 1H, CH=), 6,78-8,58 (m, 23H, heteroaromático); Valor calculado para C42H26N4O2 (618,68): C, 81,54; H, 4,24; N, 9,06. Atopados: C, 81,96; H, 3,91; N, 8,91 %.
Disolveuse o composto 4 (2 mmol, 0,7 g) en 20 ml de solución de dioxano anhidro (que contiña unhas poucas gotas de trietilamina), engadiuse 2-aminopiridina (2 mmol, 0,25 g) e a mestura axitouse a temperatura ambiente durante 2 h. A mestura de reacción verteuse en auga con xeo e acidificouse con ácido clorhídrico diluído. O precipitado formado filtrouse e recristalizouse a partir de benceno, dando lugar a cristais verdes de composto 8 cun punto de fusión de 146-148 °C e un rendemento do 82,5 %; espectro infravermello (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. RMN 1H (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8,78 (s, H, NH, intercambiable), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, heteroaromatización); Calculado para C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Atopado: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36 %.
O composto 4 (2 mmol, 0,7 g) disolveuse en 20 ml de dioxano seco (que contiña unhas poucas gotas de trietilamina e 2 mmol de tiourea/semicarbazida) e quentouse a refluxo durante 2 h. O solvente evaporouse ao baleiro. O residuo recristalizouse a partir de dioxano para obter unha mestura.