Dankon pro via vizito al nature.com. La retumilversio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu la plej novan retumilversion (aŭ malŝaltu kongruecan reĝimon en Internet Explorer). Plie, por certigi daŭran subtenon, ĉi tiu retejo ne inkluzivos stilojn aŭ JavaScript.
La sintono 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloila klorido 4 estis sintezita kaj uzita por sintezi diversajn tre aktivajn heterociklajn kombinaĵojn per sia reakcio kun diversaj nitrogenaj nukleofiloj. La strukturo de ĉiu sintezita heterocikla kombinaĵo estis detale karakterizita per spektroskopa kaj elementa analizo. Dek el la dek tri novaj heterociklaj kombinaĵoj montris kuraĝigan efikecon kontraŭ multmedikament-rezistemaj bakterioj (MRSA). Inter ili, kombinaĵoj 6, 7, 10, 13b kaj 14 montris la plej altan antibakterian agadon kun inhibiciaj zonoj proksimaj al 4 cm⁻¹. Tamen, molekulaj aldokiĝaj studoj rivelis, ke la kombinaĵoj havis malsamajn ligajn afinecojn al penicilin-liganta proteino 2a (PBP2a), ŝlosila celo por MRSA-rezisto. Kelkaj kombinaĵoj kiel 7, 10 kaj 14 montris pli altan ligan afinecon kaj interagan stabilecon ĉe la aktiva loko de PBP2a kompare kun la kun-kristaligita kinazolinona ligando. Kontraste, kombinaĵoj 6 kaj 13b havis pli malaltajn aldokiĝpoentarojn sed tamen montris signifan kontraŭbakterian agadon, kun kombinaĵo 6 havanta la plej malaltajn MIC (9.7 μg/100 μL) kaj MBC (78.125 μg/100 μL) valorojn. Aldokiĝanalizo rivelis ŝlosilajn interagojn inkluzive de hidrogena ligado kaj π-stakado, precipe kun restaĵoj kiel Lys 273, Lys 316 kaj Arg 298, kiuj estis identigitaj kiel interagantaj kun la ko-kristaligita ligando en la kristala strukturo de PBP2a. Ĉi tiuj restaĵoj estas esencaj por la enzima agado de PBP2a. Ĉi tiuj rezultoj sugestas, ke la sintezitaj kombinaĵoj povus servi kiel promesplenaj kontraŭ-MRSA-medikamentoj, elstarigante la gravecon de kombinado de molekula aldokiĝo kun bioanalizoj por identigi efikajn terapiajn kandidatojn.
En la unuaj jaroj de ĉi tiu jarcento, esplorklopodoj ĉefe fokusiĝis al la disvolviĝo de novaj, simplaj proceduroj kaj metodoj por la sintezo de pluraj novigaj heterociklaj sistemoj kun antimikroba aktiveco uzante facile haveblajn startmaterialojn.
Akrilonitrilaj partoj estas konsiderataj gravaj startmaterialoj por la sintezo de multaj rimarkindaj heterociklaj sistemoj, ĉar ili estas tre reaktivaj kombinaĵoj. Krome, 2-cianoakriloilaj kloridaj derivaĵoj estis vaste uzataj en la lastaj jaroj por la disvolviĝo kaj sintezo de produktoj de esenca graveco en la kampo de farmakologiaj aplikoj, kiel ekzemple drogintermediatoj1,2,3, antaŭuloj de kontraŭ-HIV, antivirusaj, kontraŭkanceraj, kontraŭbakteriaj, antidepresiaj kaj antioksidaj agentoj4,5,6,7,8,9,10. Lastatempe, la biologia efikeco de antraceno kaj ĝiaj derivaĵoj, inkluzive de iliaj antibiotikaj, kontraŭkanceraj11,12, kontraŭbakteriaj13,14,15 kaj insekticidaj ecoj16,17, altiris multan atenton18,19,20,21. La antimikrobaj kombinaĵoj enhavantaj akrilonitrilajn kaj antracenajn partojn estas montritaj en Figuroj 1 kaj 2.
Laŭ la Monda Organizaĵo pri Sano (MOS) (2021), antimikroba rezisto (AMR) estas tutmonda minaco al sano kaj disvolviĝo22,23,24,25. Pacientoj ne povas esti kuracitaj, rezultante en pli longaj hospitalaj restadoj kaj la bezono de pli multekostaj medikamentoj, same kiel pliigita morteco kaj handikapo. La manko de efikaj antimikrobaj agentoj ofte kondukas al malsukceso de kuracado por diversaj infektoj, precipe dum kemioterapio kaj gravaj kirurgioj.
Laŭ la raporto de la Monda Organizaĵo pri Sano de 2024, meticilin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA) kaj E. coli estas inkluditaj en la listo de prioritataj patogenoj. Ambaŭ bakterioj estas rezistemaj al multaj antibiotikoj, do ili reprezentas infektojn, kiujn malfacilas trakti kaj kontroli, kaj ekzistas urĝa bezono disvolvi novajn kaj efikajn antimikrobajn komponaĵojn por trakti ĉi tiun problemon. Antraceno kaj ĝiaj derivaĵoj estas konataj antimikrobaj agentoj, kiuj povas agi kontraŭ kaj Gram-pozitivaj kaj Gram-negativaj bakterioj. La celo de ĉi tiu studo estas sintezi novan derivaĵon, kiu povas kontraŭbatali ĉi tiujn patogenojn, kiuj estas danĝeraj por la sano.
La Monda Organizaĵo pri Sano (MOS) raportas, ke multaj bakteriaj patogenoj estas rezistemaj al pluraj antibiotikoj, inkluzive de meticilin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA), ofta kaŭzo de infekto en la komunumo kaj sanservaj medioj. Pacientoj kun MRSA-infektoj laŭdire havas 64% pli altan mortoprocentaĵon ol tiuj kun drog-sentemaj infektoj. Krome, E. coli prezentas tutmondan riskon, ĉar la lasta defendlinio kontraŭ karbapenem-rezistaj Enterobacteriaceae (t.e., E. coli) estas kolistino, sed kolistino-rezistaj bakterioj estis ĵus raportitaj en pluraj landoj. 22,23,24,25
Tial, laŭ la Tutmonda Agadplano pri Antimikroba Rezisto de la Monda Organizaĵo pri Sano26, ekzistas urĝa bezono por la malkovro kaj sintezo de novaj antimikrobaj agentoj. La granda potencialo de antraceno kaj akrilonitrilo kiel antibakteriaj27, kontraŭfungaj28, kontraŭkanceraj29 kaj antioksidaj30 agentoj estis elstarigita en multaj publikigitaj artikoloj. Tiurilate, oni povas diri, ke ĉi tiuj derivaĵoj estas bonaj kandidatoj por uzo kontraŭ meticilin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA).
Antaŭaj literaturrecenzoj instigis nin sintezi novajn derivaĵojn en ĉi tiuj klasoj. Tial, la nuna studo celis disvolvi novajn heterociklajn sistemojn enhavantajn antracenajn kaj akrilonitrilajn partojn, taksi ilian antimikroban kaj kontraŭbakterian efikecon, kaj esplori iliajn eblajn ligajn interagojn kun penicilin-liganta proteino 2a (PBP2a) per molekula aldokiĝo. Bazante sur antaŭaj studoj, la nuna studo daŭrigis la sintezon, biologian taksadon kaj komputilan analizon de heterociklaj sistemoj por identigi promesplenajn antimeticilin-rezistajn Staphylococcus aureus (MRSA) agentojn kun potenca PBP2a-inhibicia agado31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Nia nuna esplorado fokusiĝas al la sintezo kaj antimikroba taksado de novaj heterociklaj kombinaĵoj enhavantaj antracenajn kaj akrilonitrilajn partojn. 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloila klorido 4 estis preparita kaj uzata kiel konstrubriketo por la konstruado de novaj heterociklaj sistemoj.
La strukturo de kombinaĵo 4 estis determinita uzante spektrajn datumojn. La 1H-NMR-spektro montris la ĉeeston de CH= je 9.26 ppm, la IR-spektro montris la ĉeeston de karbonila grupo je 1737 cm⁻¹ kaj ciangrupo je 2224 cm⁻¹, kaj la 13CNMR-spektro ankaŭ konfirmis la proponitan strukturon (vidu Eksperimentan sekcion).
La sintezo de 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloila klorido 4 estis plenumita per hidrolizo de aromaj grupoj 250, 41, 42, 53 kun etanola natria hidroksida solvaĵo (10%) por doni acidojn 354, 45, 56, kiuj poste estis traktitaj per tionila klorido sur akvobano por doni akriloilan kloridan derivaĵon 4 kun alta rendimento (88,5%), kiel montrite en Figuro 3.
Por krei novajn heterociklajn kombinaĵojn kun la atendata kontraŭbakteria efikeco, oni efektivigis la reakcion de acilklorido 4 kun diversaj dinukleofiloj.
La acida klorido 4 estis traktita per hidrazina hidrato je 0° dum unu horo. Bedaŭrinde, pirazolono 5 ne estis akirita. La produkto estis akrilamida derivaĵo, kies strukturon konfirmis spektraj datumoj. Ĝia IR-spektro montris absorbajn bendojn de C=O je 1720 cm⁻¹, C≡N je 2228 cm⁻¹ kaj NH₃ je 3424 cm⁻¹. La 1H-NMR-spektro montris interŝanĝan singletan signalon de la olefinaj protonoj kaj NH₃-protonoj je 9.3 ppm (vidu Eksperimentan Sekcion).
Du moloj de acida klorido 4 reagis kun unu molo de fenilhidrazino por produkti N-fenilakriloilhidrazinan derivaĵon 7 kun bona rendimento (77%) (Figuro 5). La strukturo de 7 estis konfirmita per infraruĝaj spektroskopiaj datumoj, kiuj montris sorbadon de du C=O-grupoj je 1691 kaj 1671 cm⁻¹, sorbadon de CN-grupo je 2222 cm⁻¹ kaj sorbadon de NH-grupo je 3245 cm⁻¹, kaj ĝia 1H-NMR-spektro montris CH-grupon je 9,15 kaj 8,81 ppm kaj NH-protonon je 10,88 ppm (vidu Eksperimentan sekcion).
En ĉi tiu studo, la reakcio de acilklorido 4 kun 1,3-dinukleofiloj estis esplorita. Traktado de acilklorido 4 kun 2-aminopiridino en 1,4-dioksano kun TEA kiel bazo je ĉambra temperaturo donis akrilamidan derivaĵon 8 (Figuro 5), kies strukturo estis identigita uzante spektrajn datumojn. IR-spektroj montris absorbajn bendojn de ciano streĉiĝantajn je 2222 cm⁻¹, NH₃ je 3148 cm⁻¹, kaj karbonilo je 1665 cm⁻¹; 1H NMR-spektroj konfirmis la ĉeeston de olefinaj protonoj je 9.14 ppm (vidu Eksperimentan Sekcion).
Komponaĵo 4 reagas kun tioureo por doni pirimidintionon 9; kombinaĵo 4 reagas kun tiosemikarbazido por doni tiopirazolan derivaĵon 10 (Figuro 5). La strukturoj de kombinaĵoj 9 kaj 10 estis konfirmitaj per spektra kaj elementa analizo (vidu Eksperimentan sekcion).
Tetrazino-3-tiolo 11 estis preparita per la reakcio de kombinaĵo 4 kun tiokarbazido kiel 1,4-dinukleofilo (Figuro 5), kaj ĝia strukturo estis konfirmita per spektroskopio kaj elementa analizo. En la infraruĝa spektro, la C=N-ligo aperis je 1619 cm−1. Samtempe, ĝia 1H-NMR-spektro retenis plurplatajn signalojn de aromaj protonoj je 7,78–8,66 ppm kaj SH-protonoj je 3,31 ppm (vidu Eksperimentan Sekcion).
Akrilojila klorido 4 reagas kun 1,2-diaminobenzeno, 2-aminotiofenolo, antranilata acido, 1,2-diaminoetano, kaj etanolamino kiel 1,4-dinukleofiloj por formi novajn heterociklajn sistemojn (13–16).
La strukturoj de ĉi tiuj nove sintezitaj kombinaĵoj estis konfirmitaj per spektra kaj elementa analizo (vidu Eksperimentan sekcion). 2-Hidroksifenilakrilamida derivaĵo 17 estis akirita per reakcio kun 2-aminofenolo kiel dinukleofilo (Figuro 6), kaj ĝia strukturo estis konfirmita per spektra kaj elementa analizo. La infraruĝa spektro de kombinaĵo 17 montris, ke la C=O kaj C≡N signaloj aperis je 1681 kaj 2226 cm−1, respektive. Dume, ĝia 1H-NMR spektro retenis la singletan signalon de la olefina protono je 9.19 ppm, kaj la OH-protono aperis je 9.82 ppm (vidu Eksperimentan sekcion).
La reakcio de acida klorido 4 kun unu nukleofilo (ekz., etilamino, 4-toluidino, kaj 4-metoksianilino) en dioksano kiel solvilo kaj TEA kiel katalizilo je ĉambra temperaturo donis verdajn kristalajn akrilamidajn derivaĵojn 18, 19a, kaj 19b. Elementaj kaj spektraj datumoj de kombinaĵoj 18, 19a, kaj 19b konfirmis la strukturojn de ĉi tiuj derivaĵoj (vidu Eksperimentan Sekcion) (Figuro 7).
Post ekzamenado de la antimikroba aktiveco de diversaj sintezaj kombinaĵoj, malsamaj rezultoj estis akiritaj kiel montrite en Tabelo 1 kaj Figuro 8 (vidu figuran dosieron). Ĉiuj testitaj kombinaĵoj montris malsamajn gradojn de inhibicio kontraŭ la Gram-pozitiva bakterio MRSA, dum la Gram-negativa bakterio Escherichia coli montris kompletan reziston al ĉiuj kombinaĵoj. La testitaj kombinaĵoj povas esti dividitaj en tri kategoriojn surbaze de la diametro de la inhibicia zono kontraŭ MRSA. La unua kategorio estis la plej aktiva kaj konsistis el kvin kombinaĵoj (6, 7, 10, 13b kaj 14). La diametro de la inhibicia zono de ĉi tiuj kombinaĵoj estis proksima al 4 cm; la plej aktivaj kombinaĵoj en ĉi tiu kategorio estis kombinaĵoj 6 kaj 13b. La dua kategorio estis modere aktiva kaj konsistis el pliaj kvin kombinaĵoj (11, 13a, 15, 18 kaj 19a). La inhibicia zono de ĉi tiuj kombinaĵoj variis de 3,3 ĝis 3,65 cm, kun kombinaĵo 11 montranta la plej grandan inhibician zonon de 3,65 ± 0,1 cm. Aliflanke, la lasta grupo enhavis tri kombinaĵojn (8, 17 kaj 19b) kun la plej malalta antimikroba aktiveco (malpli ol 3 cm). Figuro 9 montras la distribuon de la malsamaj inhibiciaj zonoj.
Plia esploro pri la antimikroba aktiveco de la testitaj kombinaĵoj implikis determinadon de la MIC kaj MBC por ĉiu kombinaĵo. La rezultoj iomete variis (kiel montrite en Tabeloj 2, 3 kaj Figuro 10 (vidu figuran dosieron)), kun kombinaĵoj 7, 11, 13a kaj 15 ŝajne reklasifikitaj kiel la plej bonaj kombinaĵoj. Ili havis la samajn plej malaltajn MIC kaj MBC valorojn (39.06 μg/100 μL). Kvankam kombinaĵoj 7 kaj 8 havis pli malaltajn MIC-valorojn (9.7 μg/100 μL), iliaj MBC-valoroj estis pli altaj (78.125 μg/100 μL). Tial, ili estis konsiderataj pli malfortaj ol la antaŭe menciitaj kombinaĵoj. Tamen, ĉi tiuj ses kombinaĵoj estis la plej efikaj el la testitaj, ĉar iliaj MBC-valoroj estis sub 100 μg/100 μL.
Kompare kun aliaj testitaj kombinaĵoj, la kombinaĵoj (10, 14, 18 kaj 19b) estis malpli aktivaj, ĉar iliaj MBC-valoroj variis de 156 ĝis 312 μg/100 μL. Aliflanke, la kombinaĵoj (8, 17 kaj 19a) estis la malplej promesplenaj, ĉar ili havis la plej altajn MBC-valorojn (625, 625 kaj 1250 μg/100 μL, respektive).
Fine, laŭ la tolerniveloj montritaj en Tabelo 3, la testitaj kombinaĵoj povas esti dividitaj en du kategoriojn bazitajn sur ilia agmaniero: kombinaĵoj kun baktericida efiko (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) kaj kombinaĵoj kun kontraŭbakteria efiko (6, 13b, 14, 17, 19a). Inter ili, la kombinaĵoj 7, 11, 13a kaj 15 estas preferataj, kiuj montras mortigan agadon je tre malalta koncentriĝo (39,06 μg/100 μL).
Dek el la dek tri testitaj kombinaĵoj montris potencialon kontraŭ antibiotik-rezistema meticillin-rezistema Staphylococcus aureus (MRSA). Tial, plia ekzameno kun pli antibiotik-rezistemaj patogenoj (precipe lokaj izolitaĵoj kovrantaj patogenajn Gram-pozitivajn kaj Gram-negativajn bakteriojn) kaj patogenajn gistojn estas rekomendinda, same kiel citotoksa testado de ĉiu kombinaĵo por taksi ĝian sekurecon.
Molekulaj aldokiĝaj studoj estis faritaj por taksi la potencialon de la sintezitaj kombinaĵoj kiel inhibitoroj de penicilin-liganta proteino 2a (PBP2a) en meticillin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA). PBP2a estas ŝlosila enzimo implikita en bakteria ĉelmura biosintezo, kaj inhibicio de ĉi tiu enzimo malhelpas ĉelmurformadon, finfine kondukante al bakteria lizo kaj ĉelmorto1. La aldokiĝaj rezultoj estas listigitaj en Tabelo 4 kaj priskribitaj pli detale en la suplementa datendosiero, kaj la rezultoj montras, ke pluraj kombinaĵoj montris fortan ligadan afinecon por PBP2a, precipe ŝlosilaj aktivaj lokrestaĵoj kiel Lys 273, Lys 316, kaj Arg 298. La interagoj, inkluzive de hidrogena ligado kaj π-stakado, estis tre similaj al tiuj de la kunkristaligita kinazolinona ligando (CCL), indikante la potencialon de ĉi tiuj kombinaĵoj kiel potencaj inhibitoroj.
La molekulaj aldokiĝaj datumoj, kune kun aliaj komputilaj parametroj, forte sugestis, ke la inhibicio de PBP2a estis la ŝlosila mekanismo respondeca pri la observita kontraŭbakteria agado de ĉi tiuj kombinaĵoj. La aldokiĝaj poentaroj kaj la radikmeznombraj kvadrataj devio-valoroj (RMSD) plue rivelis la ligan afinecon kaj stabilecon, subtenante ĉi tiun hipotezon. Kiel montrite en Tabelo 4, dum pluraj kombinaĵoj montris bonan ligan afinecon, iuj kombinaĵoj (ekz., 7, 9, 10, kaj 14) havis pli altajn aldokiĝajn poentarojn ol la ko-kristaligita ligando, indikante, ke ili eble havas pli fortajn interagojn kun la aktivaj lokrestaĵoj de PBP2a. Tamen, la plej bioaktivaj kombinaĵoj 6 kaj 13b montris iomete pli malaltajn aldokiĝajn poentarojn (-5.98 kaj -5.63, respektive) kompare kun la aliaj ligandoj. Ĉi tio sugestas, ke kvankam aldokiĝaj poentaroj povas esti uzataj por antaŭdiri ligan afinecon, aliaj faktoroj (ekz., ligandostabileco kaj molekulaj interagoj en la biologia medio) ankaŭ ludas ŝlosilan rolon en determinado de kontraŭbakteria agado. Rimarkinde, la RMSD-valoroj de ĉiuj sintezitaj kombinaĵoj estis sub 2 Å, konfirmante ke iliaj aldokiĝaj pozoj estas strukture kongruaj kun la ligformo de la kunkristaligita ligando, plue subtenante ilian potencialon kiel potencaj PBP2a-inhibiciiloj.
Kvankam aldokiĝpoentaroj kaj RMS-valoroj provizas valorajn prognozojn, la korelacio inter ĉi tiuj aldokiĝrezultoj kaj antimikroba agado ne ĉiam estas klara unuarigarde. Kvankam PBP2a-inhibicio estas forte subtenata kiel ŝlosila faktoro influanta antimikroban agadon, pluraj diferencoj sugestas, ke aliaj biologiaj ecoj ankaŭ ludas gravan rolon. Komponaĵoj 6 kaj 13b montris la plej altan antimikroban agadon, kun kaj inhibicia zono-diametro de 4 cm kaj la plej malaltaj MIC (9.7 μg/100 μL) kaj MBC (78.125 μg/100 μL) valoroj, malgraŭ iliaj pli malaltaj aldokiĝpoentaroj kompare kun kombinaĵoj 7, 9, 10 kaj 14. Ĉi tio sugestas, ke kvankam PBP2a-inhibicio kontribuas al antimikroba agado, faktoroj kiel solvebleco, biohavebleco kaj interagaj dinamikoj en la bakteria medio ankaŭ influas la ĝeneralan agadon. Figuro 11 montras iliajn aldokiĝpozojn, indikante, ke ambaŭ kombinaĵoj, eĉ kun relative malaltaj ligpoentaroj, ankoraŭ kapablas interagi kun ŝlosilaj restaĵoj de PBP2a, eble stabiligante la inhibician komplekson. Ĉi tio elstarigas, ke dum molekula aldokiĝo provizas gravajn komprenojn pri PBP2a-inhibicio, aliaj biologiaj faktoroj devas esti konsiderataj por plene kompreni la realmondajn antimikrobajn efikojn de ĉi tiuj kombinaĵoj.
Uzante la kristalstrukturon de PBP2a (PDB ID: 4CJN), oni konstruis 2D kaj 3D interagajn mapojn de la plej aktivaj kombinaĵoj 6 kaj 13b, ligitaj al penicilin-liganta proteino 2a (PBP2a) de meticillin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA). Ĉi tiuj mapoj komparas la interagajn ŝablonojn de ĉi tiuj kombinaĵoj kun la re-ligita kun-kristaligita kvinazolinona ligando (CCL), elstarigante ŝlosilajn interagojn kiel hidrogena ligado, π-staplado kaj jonaj interagoj.
Simila ŝablono estis observita por kombinaĵo 7, kiu montris relative altan aldokiĝpoentaron (-6.32) kaj similan inhibician zondiametron (3.9 cm) al kombinaĵo 10. Tamen, ĝia inhibicia koncentriĝo (MIC) (39.08 μg/100 μL) kaj inhibicia koncentriĝo (MBC) (39.06 μg/100 μL) estis signife pli altaj, indikante ke ĝi postulis pli altajn koncentriĝojn por montri antibakterian efikon. Ĉi tio sugestas, ke kvankam kombinaĵo 7 montris fortan ligadan afinecon en aldokiĝstudoj, faktoroj kiel biohavebleco, ĉela sorbado aŭ aliaj fizik-kemiaj ecoj povas limigi ĝian biologian efikecon. Kvankam kombinaĵo 7 montris baktericidajn ecojn, ĝi estis malpli efika en inhibicio de bakteria kresko kompare kun kombinaĵoj 6 kaj 13b.
Komponaĵo 10 montris pli draman diferencon kun la plej alta aldokiĝpoentaro (-6.40), indikante fortan lig-afinecon al PBP2a. Tamen, ĝia diametro de inhibicia zono (3.9 cm) estis komparebla al kombinaĵo 7, kaj ĝia MBC (312 μg/100 μL) estis signife pli alta ol kombinaĵoj 6, 7 kaj 13b, indikante pli malfortan baktericidan agadon. Ĉi tio sugestas, ke malgraŭ bonaj aldokiĝprognozoj, kombinaĵo 10 estis malpli efika en mortigado de MRSA pro aliaj limigaj faktoroj kiel solvebleco, stabileco aŭ malbona permeablo de la bakteria membrano. Ĉi tiuj rezultoj subtenas la komprenon, ke dum PBP2a-inhibicio ludas ŝlosilan rolon en antibakteria agado, ĝi ne plene klarigas la diferencojn en biologia agado observitaj inter la testitaj kombinaĵoj. Ĉi tiuj diferencoj sugestas, ke pliaj eksperimentaj analizoj kaj profundaj biologiaj taksadoj estas necesaj por plene klarigi la implikitajn antibakteriajn mekanismojn.
La rezultoj de molekula aldokiĝo en Tabelo 4 kaj la Aldona Datuma Dosiero elstarigas la kompleksan rilaton inter aldokiĝpoentaroj kaj antimikroba agado. Kvankam kombinaĵoj 6 kaj 13b havas pli malaltajn aldokiĝpoentarojn ol kombinaĵoj 7, 9, 10 kaj 14, ili montras la plej altan antimikroban agadon. Iliaj interagaj mapoj (montritaj en Figuro 11) indikas, ke malgraŭ iliaj pli malaltaj ligpoentaroj, ili ankoraŭ formas signifajn hidrogenajn ligojn kaj π-stakigajn interagojn kun ŝlosilaj restaĵoj de PBP2a, kiuj povas stabiligi la enzimo-inhibiciilon laŭ biologie utila maniero. Malgraŭ la relative malaltaj aldokiĝpoentaroj de 6 kaj 13b, ilia plifortigita antimikroba agado sugestas, ke aliaj ecoj kiel solvebleco, stabileco kaj ĉela sorbado devus esti konsiderataj kune kun la aldokiĝdatumoj dum taksado de la inhibitora potencialo. Ĉi tio elstarigas la gravecon de kombinado de aldokiĝstudoj kun eksperimenta antimikroba analizo por precize taksi la terapian potencialon de novaj kombinaĵoj.
Ĉi tiuj rezultoj elstarigas, ke kvankam molekula aldokiĝo estas potenca ilo por antaŭdiri ligadan afinecon kaj identigi eblajn mekanismojn de inhibicio, ĝi ne devus esti fidinda sole por determini antimikroban efikecon. La molekulaj datumoj sugestas, ke PBP2a-inhibicio estas ŝlosila faktoro influanta antimikroban agadon, sed ŝanĝoj en biologia agado sugestas, ke aliaj fizik-kemiaj kaj farmakokinetaj ecoj devas esti optimumigitaj por plibonigi terapian efikecon. Estontaj studoj devus fokusiĝi al optimumigo de la kemia strukturo de kombinaĵoj 7 kaj 10 por plibonigi biohaveblecon kaj ĉelan sorbadon, certigante, ke fortaj aldokiĝaj interagoj estas tradukitaj en faktan antimikroban agadon. Pliaj studoj, inkluzive de aldonaj bioanalizoj kaj analizo de strukturo-agada rilato (SAR), estos kritikaj por plu kompreni kiel ĉi tiuj kombinaĵoj funkcias kiel PBP2a-inhibiciiloj kaj por evoluigi pli efikajn antimikrobajn agentojn.
Komponaĵoj sintezitaj el 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloila klorido 4 montris diversajn gradojn de antimikroba aktiveco, kun pluraj kombinaĵoj montrantaj signifan inhibicion de meticillin-rezista Staphylococcus aureus (MRSA). Analizo de strukturo-aktiveca rilato (SAR) rivelis ŝlosilajn strukturajn trajtojn subestantajn la antimikroban efikecon de ĉi tiuj kombinaĵoj.
La ĉeesto de ambaŭ akrilonitrilaj kaj antracenaj grupoj pruviĝis esti kritika por plifortigi la antimikroban agadon. La tre reaktiva nitrila grupo en akrilonitrilo estas necesa por faciligi interagojn kun bakteriaj proteinoj, tiel kontribuante al la antimikrobaj ecoj de la kombinaĵo. Komponaĵoj enhavantaj kaj akrilonitrilon kaj antracenon konstante montris pli fortajn antimikrobajn efikojn. La aromateco de la antracena grupo plue stabiligis ĉi tiujn kombinaĵojn, eble plifortigante ilian biologian agadon.
La enkonduko de heterociklaj ringoj signife plibonigis la kontraŭbakterian efikecon de pluraj derivaĵoj. Aparte, benzotiazola derivaĵo 13b kaj akrilhidrazida derivaĵo 6 montris la plej altan kontraŭbakterian agadon kun inhibicia zono de proksimume 4 cm⁻¹. Ĉi tiuj heterociklaj derivaĵoj montris pli signifajn biologiajn efikojn, indikante ke la heterocikla strukturo ludas ŝlosilan rolon en la kontraŭbakteriaj efikoj. Simile, pirimidinetiono en kombinaĵo 9, tiopirazolo en kombinaĵo 10, kaj tetrazina ringo en kombinaĵo 11 kontribuis al la kontraŭbakteriaj ecoj de la kombinaĵoj, plue emfazante la gravecon de heterocikla modifo.
Inter la sintezitaj kombinaĵoj, 6 kaj 13b elstaris pro siaj bonegaj antibakteriaj aktivecoj. La minimuma inhibicia koncentriĝo (MIK) de kombinaĵo 6 estis 9,7 μg/100 μL, kaj la minimuma baktericida koncentriĝo (MBC) estis 78,125 μg/100 μL, elstarigante ĝian bonegan kapablon forigi meticillin-rezistan Staphylococcus aureus (MRSA). Simile, kombinaĵo 13b havis inhibician zonon de 4 cm² kaj malaltajn MIK kaj MBC valorojn, konfirmante ĝian potencan antibakterian agadon. Ĉi tiuj rezultoj elstarigas la ŝlosilajn rolojn de akrilohidrazidaj kaj benzotiazolaj funkciaj grupoj en determinado de la bioefikeco de ĉi tiuj kombinaĵoj.
Kontraste, kombinaĵoj 7, 10, kaj 14 montris moderan antibakterian agadon kun inhibiciaj zonoj intervalantaj de 3,65 ĝis 3,9 cm⁻¹. Ĉi tiuj kombinaĵoj postulis pli altajn koncentriĝojn por tute mortigi la bakteriojn, kiel montras iliaj relative altaj MIC kaj MBC valoroj. Kvankam ĉi tiuj kombinaĵoj estis malpli aktivaj ol kombinaĵoj 6 kaj 13b, ili tamen montris signifan antibakterian potencialon, sugestante ke la enkorpigo de akrilonitrilaj kaj antracenaj partoj en la heterociklan ringon kontribuas al ilia antibakteria efiko.
La kombinaĵoj havas malsamajn agadmekanismojn, kelkaj montras baktericidajn ecojn kaj aliaj montras bakteriostatikajn efikojn. Komponaĵoj 7, 11, 13a, kaj 15 estas baktericidaj kaj postulas pli malaltajn koncentriĝojn por tute mortigi bakteriojn. Kontraste, kombinaĵoj 6, 13b, kaj 14 estas bakteriostatikaj kaj povas inhibicii bakterian kreskon ĉe pli malaltaj koncentriĝoj, sed postulas pli altajn koncentriĝojn por tute mortigi bakteriojn.
Ĝenerale, la analizo de la strukturo-aktiveca rilato elstarigas la gravecon de enkonduko de akrilonitrilaj kaj antracenaj partoj kaj heterociklaj strukturoj por atingi signifan kontraŭbakterian aktivecon. Ĉi tiuj rezultoj sugestas, ke optimumigo de ĉi tiuj strukturaj komponantoj kaj esplorado de pliaj modifoj por plibonigi solveblecon kaj membranpermeablon povus konduki al la disvolviĝo de pli efikaj kontraŭ-MRSA-medikamentoj.
Ĉiuj reakciaĵoj kaj solviloj estis purigitaj kaj sekigitaj uzante normajn procedurojn (El Gomhouria, Egiptujo). Fandopunktoj estis determinitaj uzante elektronikan fandopunktan aparaton de GallenKamp kaj estas raportitaj sen korekto. Infraruĝaj (IR) spektroj (cm⁻1) estis registritaj ĉe la Kemia Fakultato, Fakultato de Scienco, Universitato Ain Shams uzante kalian bromidajn (KBr) buletojn sur Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR-spektrometro (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Usono).
1H NMR-spektroj estis akiritaj je 300 MHz uzante GEMINI NMR-spektrometron (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, Kalifornio, Usono) kaj BRUKER 300 MHz NMR-spektrometron (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Tetrametilsilano (TMS) estis uzata kiel interna normo kun deŭteriigita dimetilsulfoksido (DMSO-d₆). NMR-mezuradoj estis faritaj ĉe la Fakultato de Scienco, Universitato de Kairo, Gizo, Egiptujo. Elementa analizo (CHN) estis farita uzante Perkin-Elmer 2400 Elementan Analizilon kaj la akiritaj rezultoj bone kongruas kun la kalkulitaj valoroj.
Miksaĵo de acido 3 (5 mmol) kaj tionila klorido (5 ml) estis varmigita en akvobano je 65 °C dum 4 horoj. Troa tionila klorido estis forigita per distilado sub reduktita premo. La rezulta ruĝa solidaĵo estis kolektita kaj uzita sen plia purigo. Fandopunkto: 200-202 °C, rendimento: 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, heteroaromigiĝo). 13C NMR (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. Analizisto. Kalkulita por C18H10ClNO (291,73): C, 74,11; H, 3,46; N, 4,80. Trovita: C, 74,41; H, 3,34; N, 4,66%.
Je 0°C, 4 (2 mmol, 0.7 g) estis solvita en anhidra dioksano (20 ml) kaj hidrazina hidrato (2 mmol, 0.16 ml, 80%) estis aldonita gute kaj kirlita dum 1 horo. La precipitita solido estis kolektita per filtrado kaj rekristaligita el etanolo por doni kombinaĵon 6.
Verdaj kristaloj, fandopunkto 190-192℃, rendimento 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, interŝanĝebla), 7.69-8.51 (m, 18H, heteroaroma), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Kalkulita valoro por C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Trovite: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Dissolvu 4 (2 mmol, 0.7 g) en 20 ml da anhidra dioksana solvaĵo (enhavanta kelkajn gutojn da trietilamino), aldonu fenilhidrazinon/2-aminopiridinon (2 mmol) kaj kirlu je ĉambra temperaturo dum 1 kaj 2 horoj, respektive. Verŝu la reakcian miksaĵon en glacion aŭ akvon kaj acidigu per diluita klorida acido. Filtru la apartigitan solidon kaj rekristaligigu el etanolo por akiri 7 kaj rekristaligigu el benzeno por akiri 8.
Verdaj kristaloj, fandopunkto 160-162℃, rendimento 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, interŝanĝebla), 9,15 (s, 1H, CH=), 8,81 (s, 1H, CH=), 6,78-8,58 (m, 23H, heteroaroma); Kalkulita valoro por C42H26N4O2 (618,68): C, 81,54; H, 4,24; N, 9,06. Trovite: C, 81,96; H, 3,91; N, 8,91%.
4 (2 mmol, 0.7 g) estis solvita en 20 ml da anhidra dioksana solvaĵo (enhavanta kelkajn gutojn da trietilamino), 2-aminopiridino (2 mmol, 0.25 g) estis aldonita kaj la miksaĵo estis kirita je ĉambra temperaturo dum 2 horoj. La reakcia miksaĵo estis verŝita en glaciakvon kaj acidigita per diluita klorida acido. La formita precipitaĵo estis filtrita kaj rekristaligita el benzeno, donante verdajn kristalojn de 8 kun fandopunkto de 146-148 °C kaj rendimento de 82.5%; infraruĝa spektro (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, interŝanĝebla), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, heteroaromigiĝo); Kalkulita por C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Trovita: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36%.
Komponaĵo 4 (2 mmol, 0.7 g) estis solvita en 20 ml da seka dioksano (enhavanta kelkajn gutojn da trietilamino kaj 2 mmol da tioureo/semikarbazido) kaj varmigita sub refluo dum 2 horoj. La solvilo estis vaporigita en vakuo. La restaĵo estis rekristaligita el dioksano por doni miksaĵon.