Благодарим ви, че посетихте nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена поддръжка на CSS. За най-добро изживяване ви препоръчваме да използвате най-новата версия на браузъра (или да изключите режима на съвместимост в Internet Explorer). Освен това, за да се гарантира непрекъсната поддръжка, този сайт няма да включва стилове или JavaScript.
Синтонът 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоил хлорид 4 беше синтезиран и използван за синтезиране на различни високоактивни хетероциклични съединения чрез реакцията му с различни азотни нуклеофили. Структурата на всяко синтезирано хетероциклично съединение беше щателно характеризирана с помощта на спектроскопски и елементен анализ. Десет от тринадесетте нови хетероциклични съединения показаха обнадеждаваща ефикасност срещу мултирезистентни бактерии (MRSA). Сред тях съединения 6, 7, 10, 13b и 14 показаха най-висока антибактериална активност с инхибиторни зони близо до 4 cm. Молекулярните докинг изследвания обаче разкриха, че съединенията имат различен афинитет на свързване към пеницилин-свързващия протеин 2a (PBP2a), ключова мишена за резистентност към MRSA. Някои съединения като 7, 10 и 14 показаха по-висок афинитет на свързване и стабилност на взаимодействие в активния център на PBP2a в сравнение с кокристализирания хиназолинонов лиганд. За разлика от това, съединения 6 и 13b имат по-ниски стойности на докинг, но все пак показват значителна антибактериална активност, като съединение 6 има най-ниските стойности на MIC (9,7 μg/100 μL) и MBC (78,125 μg/100 μL). Докинг анализът разкрива ключови взаимодействия, включително водородни връзки и π-стекинг, особено с остатъци като Lys 273, Lys 316 и Arg 298, които са идентифицирани като взаимодействащи с кокристализирания лиганд в кристалната структура на PBP2a. Тези остатъци са от съществено значение за ензимната активност на PBP2a. Тези резултати показват, че синтезираните съединения могат да служат като обещаващи лекарства срещу MRSA, което подчертава значението на комбинирането на молекулярния докинг с биоанализите за идентифициране на ефективни терапевтични кандидати.
През първите няколко години на този век изследователските усилия бяха насочени главно към разработването на нови, прости процедури и методи за синтез на няколко иновативни хетероциклични системи с антимикробна активност, използвайки леснодостъпни изходни материали.
Акрилонитрилните групи се считат за важни изходни материали за синтеза на много забележителни хетероциклични системи, тъй като са силно реактивни съединения. Освен това, производните на 2-цианоакрилоил хлорида са широко използвани през последните години за разработването и синтеза на продукти от жизненоважно значение в областта на фармакологичните приложения, като например лекарствени междинни продукти1,2,3, прекурсори на анти-HIV, антивирусни, противоракови, антибактериални, антидепресантни и антиоксидантни средства4,5,6,7,8,9,10. Напоследък биологичната ефикасност на антрацена и неговите производни, включително техните антибиотични, противоракови11,12, антибактериални13,14,15 и инсектицидни свойства16,17, привличат голямо внимание18,19,20,21. Антимикробните съединения, съдържащи акрилонитрилни и антраценови групи, са показани на Фигури 1 и 2.
Според Световната здравна организация (СЗО) (2021 г.), антимикробната резистентност (АМР) е глобална заплаха за здравето и развитието22,23,24,25. Пациентите не могат да бъдат излекувани, което води до по-дълъг престой в болница и необходимост от по-скъпи лекарства, както и до повишена смъртност и инвалидност. Липсата на ефективни антимикробни средства често води до неуспех на лечението на различни инфекции, особено по време на химиотерапия и големи операции.
Според доклада на Световната здравна организация за 2024 г., метицилин-резистентният Staphylococcus aureus (MRSA) и E. coli са включени в списъка с приоритетни патогени. И двете бактерии са резистентни на много антибиотици, така че представляват инфекции, които са трудни за лечение и контрол, и има спешна нужда от разработване на нови и ефективни антимикробни съединения за справяне с този проблем. Антраценът и неговите производни са добре познати антимикробни средства, които могат да действат както върху грам-положителни, така и върху грам-отрицателни бактерии. Целта на това проучване е да се синтезира ново производно, което може да се бори с тези патогени, които са опасни за здравето.
Световната здравна организация (СЗО) съобщава, че много бактериални патогени са резистентни на множество антибиотици, включително метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA), често срещана причина за инфекции в общността и здравните заведения. Пациентите с MRSA инфекции се съобщават за 64% по-висока смъртност от тези с лекарствено-чувствителни инфекции. Освен това, E. coli представлява глобален риск, тъй като последната линия на защита срещу карбапенем-резистентни Enterobacteriaceae (т.е. E. coli) е колистинът, но наскоро в няколко страни са съобщени бактерии, резистентни на колистин. 22,23,24,25
Следователно, съгласно Глобалния план за действие на Световната здравна организация относно антимикробната резистентност26, съществува спешна нужда от откриването и синтеза на нови антимикробни средства. Големият потенциал на антрацена и акрилонитрила като антибактериални27, противогъбични28, противоракови29 и антиоксидантни30 средства е подчертан в множество публикувани статии. В тази връзка може да се каже, че тези производни са добри кандидати за употреба срещу метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA).
Предишни литературни обзори ни мотивираха да синтезираме нови производни в тези класове. Следователно, настоящото изследване имаше за цел да разработи нови хетероциклични системи, съдържащи антраценови и акрилонитрилни остатъци, да оцени тяхната антимикробна и антибактериална ефикасност и да изследва потенциалните им свързващи взаимодействия с пеницилин-свързващия протеин 2a (PBP2a) чрез молекулярен докинг. Надграждайки върху предишните изследвания, настоящото изследване продължи синтеза, биологичната оценка и изчислителния анализ на хетероциклични системи, за да идентифицира обещаващи антиметицилин-резистентни агенти срещу Staphylococcus aureus (MRSA) с мощна инхибиторна активност срещу PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Настоящите ни изследвания са фокусирани върху синтеза и антимикробната оценка на нови хетероциклични съединения, съдържащи антраценови и акрилонитрилни групи. 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоил хлорид 4 беше получен и използван като градивен елемент за изграждането на нови хетероциклични системи.
Структурата на съединение 4 е определена с помощта на спектрални данни. 1H-NMR спектърът показва наличието на CH= при 9.26 ppm, IR спектърът показва наличието на карбонилна група при 1737 cm−1 и циано група при 2224 cm−1, а 13CNMR спектърът също потвърждава предложената структура (вижте раздел „Експериментална част“).
Синтезът на 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоил хлорид 4 е осъществен чрез хидролиза на ароматни групи 250, 41, 42, 53 с етанолов разтвор на натриев хидроксид (10%), за да се получат киселини 354, 45, 56, които след това са третирани с тионил хлорид на водна баня, за да се получи производно на акрилоил хлорид 4 с висок добив (88,5%), както е показано на Фигура 3.
За да се създадат нови хетероциклични съединения с очакваната антибактериална ефикасност, беше проведена реакцията на ацилхлорид 4 с различни динуклеофили.
Киселинният хлорид 4 беше третиран с хидразин хидрат при 0° в продължение на един час. За съжаление, пиразолон 5 не беше получен. Продуктът беше акриламидно производно, чиято структура беше потвърдена чрез спектрални данни. Неговият ИЧ спектър показваше абсорбционни ленти на C=O при 1720 cm−1, C≡N при 2228 cm−1 и NH при 3424 cm−1. 1H-NMR спектърът показваше обменен синглетен сигнал на олефиновите протони и NH протоните при 9.3 ppm (вижте Експерименталната част).
Два мола киселинен хлорид 4 реагират с един мол фенилхидразин, за да се получи N-фенилакрилоилхидразиново производно 7 с добър добив (77%) (Фигура 5). Структурата на 7 е потвърдена чрез данни от инфрачервена спектроскопия, които показват абсорбция на две C=O групи при 1691 и 1671 cm−1, абсорбция на CN група при 2222 cm−1 и абсорбция на NH група при 3245 cm−1, а неговият 1H-NMR спектър показва CH група при 9.15 и 8.81 ppm и NH протон при 10.88 ppm (вижте Експериментална част).
В това изследване е изследвана реакцията на ацилхлорид 4 с 1,3-динуклеофили. Третирането на ацилхлорид 4 с 2-аминопиридин в 1,4-диоксан с TEA като основа при стайна температура води до получаване на акриламидно производно 8 (Фигура 5), чиято структура е идентифицирана с помощта на спектрални данни. ИЧ спектрите показват абсорбционни ленти на циано разтягане при 2222 cm−1, NH при 3148 cm−1 и карбонил при 1665 cm−1; 1H NMR спектрите потвърждават наличието на олефинови протони при 9.14 ppm (вижте Експерименталната част).
Съединение 4 реагира с тиоурея, за да даде пиримидинтион 9; съединение 4 реагира с тиосемикарбазид, за да даде тиопиразоловото производно 10 (Фигура 5). Структурите на съединения 9 и 10 бяха потвърдени чрез спектрален и елементен анализ (вижте раздел „Експериментални данни“).
Тетразин-3-тиол 11 е получен чрез реакцията на съединение 4 с тиокарбазид като 1,4-динуклеофил (Фигура 5), а структурата му е потвърдена чрез спектроскопия и елементен анализ. В инфрачервения спектър, C=N връзката се появява при 1619 cm−1. В същото време, неговият 1H-NMR спектър запазва многопластови сигнали на ароматни протони при 7.78–8.66 ppm и SH протони при 3.31 ppm (вижте Експерименталната част).
Акрилоил хлорид 4 реагира с 1,2-диаминобензен, 2-аминотиофенол, антранилова киселина, 1,2-диаминоетан и етаноламин като 1,4-динуклеофили, за да образува нови хетероциклични системи (13–16).
Структурите на тези новосинтезирани съединения бяха потвърдени чрез спектрален и елементен анализ (вижте Експериментална част). 2-Хидроксифенилакриламидно производно 17 беше получено чрез реакция с 2-аминофенол като динуклеофил (Фигура 6), а структурата му беше потвърдена чрез спектрален и елементен анализ. Инфрачервеният спектър на съединение 17 показа, че сигналите C=O и C≡N се появяват съответно при 1681 и 2226 cm−1. В същото време, неговият 1H-NMR спектър запази синглетния сигнал на олефиновия протон при 9,19 ppm, а OH протонът се появи при 9,82 ppm (вижте Експериментална част).
Реакцията на киселинен хлорид 4 с един нуклеофил (напр. етиламин, 4-толуидин и 4-метоксианилин) в диоксан като разтворител и TEA като катализатор при стайна температура доведе до получаване на зелени кристални акриламидни производни 18, 19a и 19b. Елементните и спектралните данни на съединенията 18, 19a и 19b потвърдиха структурите на тези производни (вижте Експериментална част) (Фигура 7).
След скрининг на антимикробната активност на различни синтетични съединения, бяха получени различни резултати, както е показано в Таблица 1 и Фигура 8 (вижте файла с фигурата). Всички тествани съединения показаха различна степен на инхибиране срещу Грам-положителната бактерия MRSA, докато Грам-отрицателната бактерия Escherichia coli показа пълна резистентност към всички съединения. Тестваните съединения могат да бъдат разделени в три категории въз основа на диаметъра на зоната на инхибиране срещу MRSA. Първата категория беше най-активна и се състоеше от пет съединения (6, 7, 10, 13b и 14). Диаметърът на зоната на инхибиране на тези съединения беше близо до 4 cm; най-активните съединения в тази категория бяха съединения 6 и 13b. Втората категория беше умерено активна и се състоеше от още пет съединения (11, 13a, 15, 18 и 19a). Зоната на инхибиране на тези съединения варираше от 3,3 до 3,65 cm, като съединение 11 показа най-голямата зона на инхибиране от 3,65 ± 0,1 cm. От друга страна, последната група съдържа три съединения (8, 17 и 19b) с най-ниска антимикробна активност (по-малко от 3 cm). Фигура 9 показва разпределението на различните зони на инхибиране.
По-нататъшното изследване на антимикробната активност на тестваните съединения включваше определяне на MIC и MBC за всяко съединение. Резултатите варираха леко (както е показано в Таблици 2, 3 и Фигура 10 (вижте файла с фигурите)), като съединения 7, 11, 13a и 15 очевидно бяха прекласифицирани като най-добри съединения. Те имаха същите най-ниски стойности на MIC и MBC (39.06 μg/100 μL). Въпреки че съединения 7 и 8 имаха по-ниски стойности на MIC (9.7 μg/100 μL), техните MBC стойности бяха по-високи (78.125 μg/100 μL). Следователно те бяха счетени за по-слаби от споменатите по-рано съединения. Тези шест съединения обаче бяха най-ефективни от тестваните, тъй като техните MBC стойности бяха под 100 μg/100 μL.
Съединения (10, 14, 18 и 19b) бяха по-малко активни в сравнение с други тествани съединения, тъй като техните стойности на MBC варираха от 156 до 312 μg/100 μL. От друга страна, съединения (8, 17 и 19a) бяха най-малко обещаващи, тъй като имаха най-високи стойности на MBC (съответно 625, 625 и 1250 μg/100 μL).
Накрая, според нивата на толерантност, показани в Таблица 3, тестваните съединения могат да бъдат разделени в две категории въз основа на техния начин на действие: съединения с бактерициден ефект (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) и съединения с антибактериален ефект (6, 13b, 14, 17, 19a). Сред тях, съединения 7, 11, 13a и 15 са предпочитани, които проявяват убиваща активност при много ниска концентрация (39,06 μg/100 μL).
Десет от тринадесетте тествани съединения показват потенциал срещу устойчив на антибиотици метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA). Поради това се препоръчва допълнителен скрининг с по-устойчиви на антибиотици патогени (особено локални изолати, обхващащи патогенни Грам-положителни и Грам-отрицателни бактерии) и патогенни дрожди, както и цитотоксично тестване на всяко съединение за оценка на неговата безопасност.
Проведени са молекулярни докинг изследвания, за да се оцени потенциалът на синтезираните съединения като инхибитори на пеницилин-свързващия протеин 2a (PBP2a) в метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA). PBP2a е ключов ензим, участващ в биосинтеза на бактериалната клетъчна стена, а инхибирането на този ензим пречи на образуването на клетъчна стена, което в крайна сметка води до бактериален лизис и клетъчна смърт1. Резултатите от докинг са изброени в Таблица 4 и са описани по-подробно в допълнителния файл с данни, като резултатите показват, че няколко съединения проявяват силен афинитет на свързване към PBP2a, по-специално ключови остатъци от активния център, като Lys 273, Lys 316 и Arg 298. Взаимодействията, включително водородни връзки и π-стакинг, са много подобни на тези на ко-кристализирания хиназолинонов лиганд (CCL), което показва потенциала на тези съединения като мощни инхибитори.
Данните от молекулярния докинг, заедно с други изчислителни параметри, категорично подсказват, че инхибирането на PBP2a е ключовият механизъм, отговорен за наблюдаваната антибактериална активност на тези съединения. Стойностите на докинг резултатите и средноквадратичното отклонение (RMSD) допълнително разкриват афинитета на свързване и стабилността, подкрепяйки тази хипотеза. Както е показано в Таблица 4, докато няколко съединения показват добър афинитет на свързване, някои съединения (напр. 7, 9, 10 и 14) имат по-високи докинг резултати от ко-кристализирания лиганд, което показва, че те може да имат по-силни взаимодействия с остатъците от активния център на PBP2a. Въпреки това, най-биоактивните съединения 6 и 13b показват малко по-ниски докинг резултати (съответно -5,98 и -5,63) в сравнение с другите лиганди. Това предполага, че въпреки че докинг резултатите могат да се използват за прогнозиране на афинитета на свързване, други фактори (напр. стабилност на лиганда и молекулярни взаимодействия в биологичната среда) също играят ключова роля при определянето на антибактериалната активност. Забележително е, че стойностите на RMSD на всички синтезирани съединения са под 2 Å, което потвърждава, че техните докинг позиции са структурно съвместими със свързващата конформация на ко-кристализирания лиганд, допълнително подкрепяйки техния потенциал като мощни PBP2a инхибитори.
Въпреки че резултатите от докинг и RMS стойностите предоставят ценни прогнози, корелацията между тези резултати от докинг и антимикробната активност не винаги е ясна на пръв поглед. Въпреки че инхибирането на PBP2a е силно подкрепено като ключов фактор, влияещ върху антимикробната активност, няколко разлики показват, че други биологични свойства също играят важна роля. Съединения 6 и 13b показват най-висока антимикробна активност, с диаметър на зоната на инхибиране от 4 cm и най-ниските стойности на MIC (9,7 μg/100 μL) и MBC (78,125 μg/100 μL), въпреки по-ниските им резултати от докинг в сравнение със съединения 7, 9, 10 и 14. Това предполага, че въпреки че инхибирането на PBP2a допринася за антимикробната активност, фактори като разтворимост, бионаличност и динамика на взаимодействие в бактериалната среда също влияят върху общата активност. Фигура 11 показва техните пози на докинг, което показва, че и двете съединения, дори с относително ниски резултати на свързване, все още са способни да взаимодействат с ключови остатъци от PBP2a, потенциално стабилизирайки инхибиторния комплекс. Това подчертава, че макар молекулярният докинг да предоставя важна информация за инхибирането на PBP2a, трябва да се вземат предвид и други биологични фактори, за да се разберат напълно реалните антимикробни ефекти на тези съединения.
Използвайки кристалната структура на PBP2a (PDB ID: 4CJN), бяха конструирани 2D и 3D карти на взаимодействията на най-активните съединения 6 и 13b, свързани с пеницилин-свързващ протеин 2a (PBP2a) на метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA). Тези карти сравняват моделите на взаимодействие на тези съединения с повторно свързания кокристализиран хиназолинонов лиганд (CCL), като подчертават ключови взаимодействия като водородни връзки, π-подреждане и йонни взаимодействия.
Подобен модел е наблюдаван за съединение 7, което показва относително висок докинг резултат (-6,32) и подобен диаметър на зоната на инхибиране (3,9 cm) спрямо съединение 10. Въпреки това, неговите MIC (39,08 μg/100 μL) и MBC (39,06 μg/100 μL) са значително по-високи, което показва, че са необходими по-високи концентрации, за да се прояви антибактериален ефект. Това предполага, че въпреки че съединение 7 показва силен афинитет на свързване в докинг проучвания, фактори като бионаличност, клетъчно усвояване или други физикохимични свойства могат да ограничат неговата биологична ефикасност. Въпреки че съединение 7 показва бактерицидни свойства, то е по-малко ефективно в инхибирането на бактериалния растеж в сравнение със съединения 6 и 13b.
Съединение 10 показа по-драматична разлика с най-висок докинг резултат (-6,40), което показва силен афинитет на свързване с PBP2a. Диаметърът на зоната му на инхибиране (3,9 cm) обаче беше сравним с този на съединение 7, а неговият MBC (312 μg/100 μL) беше значително по-висок от този на съединения 6, 7 и 13b, което показва по-слаба бактерицидна активност. Това предполага, че въпреки добрите прогнози за докинг, съединение 10 е по-малко ефективно в унищожаването на MRSA поради други ограничаващи фактори като разтворимост, стабилност или лоша пропускливост на бактериалната мембрана. Тези резултати подкрепят разбирането, че макар инхибирането на PBP2a да играе ключова роля в антибактериалната активност, то не обяснява напълно разликите в биологичната активност, наблюдавани между тестваните съединения. Тези разлики предполагат, че са необходими допълнителни експериментални анализи и задълбочени биологични оценки, за да се изяснят напълно участващите антибактериални механизми.
Резултатите от молекулярния докинг в Таблица 4 и Допълнителния файл с данни подчертават сложната връзка между резултатите от докинг и антимикробната активност. Въпреки че съединения 6 и 13b имат по-ниски резултати от съединения 7, 9, 10 и 14, те проявяват най-висока антимикробна активност. Техните карти на взаимодействие (показани на Фигура 11) показват, че въпреки по-ниските си резултати за свързване, те все още образуват значителни водородни връзки и π-стекинг взаимодействия с ключови остатъци от PBP2a, които могат да стабилизират ензим-инхибиторния комплекс по биологично полезен начин. Въпреки относително ниските резултати от докинг на 6 и 13b, тяхната подобрена антимикробна активност предполага, че други свойства, като разтворимост, стабилност и клетъчно усвояване, трябва да се вземат предвид заедно с данните от докинг при оценката на инхибиторния потенциал. Това подчертава значението на комбинирането на докинг изследвания с експериментален антимикробен анализ за точна оценка на терапевтичния потенциал на новите съединения.
Тези резултати подчертават, че макар молекулярният докинг да е мощен инструмент за прогнозиране на афинитета на свързване и идентифициране на потенциални механизми на инхибиране, не трябва да се разчита само на него за определяне на антимикробната ефикасност. Молекулярните данни показват, че инхибирането на PBP2a е ключов фактор, влияещ върху антимикробната активност, но промените в биологичната активност предполагат, че други физикохимични и фармакокинетични свойства трябва да бъдат оптимизирани, за да се подобри терапевтичната ефикасност. Бъдещите проучвания трябва да се фокусират върху оптимизиране на химическата структура на съединения 7 и 10, за да се подобри бионаличността и клетъчното усвояване, като се гарантира, че силните докинг взаимодействия се превръщат в действителна антимикробна активност. По-нататъшни проучвания, включително допълнителни биологични анализи и анализ на връзката структура-активност (SAR), ще бъдат от решаващо значение за по-нататъшното ни разбиране за това как тези съединения функционират като инхибитори на PBP2a и за разработване на по-ефективни антимикробни средства.
Съединения, синтезирани от 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоил хлорид 4, показват различна степен на антимикробна активност, като няколко съединения демонстрират значително инхибиране на метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA). Анализът на връзката структура-активност (SAR) разкри ключови структурни характеристики, които са в основата на антимикробната ефикасност на тези съединения.
Наличието както на акрилонитрилни, така и на антраценови групи се оказа критично за засилване на антимикробната активност. Силно реактивната нитрилна група в акрилонитрила е необходима за улесняване на взаимодействията с бактериалните протеини, като по този начин допринася за антимикробните свойства на съединението. Съединенията, съдържащи както акрилонитрил, така и антрацен, постоянно демонстрират по-силни антимикробни ефекти. Ароматността на антраценовата група допълнително стабилизира тези съединения, потенциално засилвайки тяхната биологична активност.
Въвеждането на хетероциклични пръстени значително подобри антибактериалната ефикасност на няколко производни. По-специално, бензотиазоловото производно 13b и акрилхидразидното производно 6 показаха най-висока антибактериална активност с инхибиторна зона от приблизително 4 cm. Тези хетероциклични производни показаха по-значими биологични ефекти, което показва, че хетероцикличната структура играе ключова роля в антибактериалните ефекти. По подобен начин, пиримидинтионът в съединение 9, тиопиразолът в съединение 10 и тетразиновият пръстен в съединение 11 допринесоха за антибактериалните свойства на съединенията, което допълнително подчертава значението на хетероцикличната модификация.
Сред синтезираните съединения, 6 и 13b се откроиха с отличната си антибактериална активност. Минималната инхибираща концентрация (MIC) на съединение 6 беше 9,7 μg/100 μL, а минималната бактерицидна концентрация (MBC) беше 78,125 μg/100 μL, което подчертава отличната му способност да елиминира метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA). По подобен начин, съединение 13b имаше инхибираща зона от 4 cm и ниски стойности на MIC и MBC, което потвърждава мощната му антибактериална активност. Тези резултати подчертават ключовите роли на акрилохидразидните и бензотиазоловите функционални групи при определяне на биоефикасността на тези съединения.
За разлика от това, съединения 7, 10 и 14 проявяват умерена антибактериална активност с инхибиторни зони, вариращи от 3,65 до 3,9 cm. Тези съединения изискват по-високи концентрации, за да убият напълно бактериите, както се вижда от техните относително високите стойности на MIC и MBC. Въпреки че тези съединения са по-малко активни от съединения 6 и 13b, те все пак показват значителен антибактериален потенциал, което предполага, че включването на акрилонитрилни и антраценови групи в хетероцикличния пръстен допринася за техния антибактериален ефект.
Съединенията имат различни механизми на действие, като някои проявяват бактерицидни свойства, а други - бактериостатични ефекти. Съединения 7, 11, 13a и 15 са бактерицидни и изискват по-ниски концентрации, за да убият напълно бактериите. За разлика от тях, съединения 6, 13b и 14 са бактериостатични и могат да инхибират растежа на бактериите при по-ниски концентрации, но изискват по-високи концентрации, за да убият напълно бактериите.
Като цяло, анализът на връзката структура-активност подчертава значението на въвеждането на акрилонитрилни и антраценови групи и хетероциклични структури за постигане на значителна антибактериална активност. Тези резултати показват, че оптимизирането на тези структурни компоненти и изследването на допълнителни модификации за подобряване на разтворимостта и мембранната пропускливост може да доведе до разработването на по-ефективни лекарства срещу MRSA.
Всички реактиви и разтворители бяха пречистени и изсушени, използвайки стандартни процедури (El Gomhouria, Египет). Точките на топене бяха определени с помощта на електронен апарат за точка на топене GallenKamp и са представени без корекция. Инфрачервените (IR) спектри (cm⁻1) бяха записани в Катедрата по химия, Факултет по природни науки, Университет Айн Шамс, използвайки пелети калиев бромид (KBr) на спектрометър Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, САЩ).
1H NMR спектрите са получени при 300 MHz, използвайки GEMINI NMR спектрометър (GEMINI Manufacturing & Engineering, Анахайм, Калифорния, САЩ) и BRUKER 300 MHz NMR спектрометър (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Тетраметилсилан (TMS) е използван като вътрешен стандарт с деутериран диметилсулфоксид (DMSO-d₆). NMR измерванията са извършени във Факултета по природни науки, Кайрски университет, Гиза, Египет. Елементният анализ (CHN) е извършен с помощта на Perkin-Elmer 2400 Elemental Analyzer и получените резултати са в добро съответствие с изчислените стойности.
Смес от киселина 3 (5 mmol) и тионилхлорид (5 ml) се нагрява във водна баня при 65 °C в продължение на 4 часа. Излишният тионилхлорид се отстранява чрез дестилация под намалено налягане. Полученото червено твърдо вещество се събира и използва без допълнително пречистване. Точка на топене: 200-202 °C, добив: 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, хетероароматизация). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH₃ антрацен), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Анализатор. Изчислено за C18H10ClNO (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Намерено: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
При 0°C, 4 (2 mmol, 0.7 g) се разтваря в безводен диоксан (20 ml) и хидразин хидрат (2 mmol, 0.16 ml, 80%) се добавя на капки и се разбърква в продължение на 1 час. Утаеното твърдо вещество се събира чрез филтриране и се прекристализира от етанол, при което се получава съединение 6.
Зелени кристали, точка на топене 190-192℃, добив 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, заменяем), 7.69-8.51 (m, 18H, хетероароматен), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Изчислена стойност за C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Намерено: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Разтваря се 4 (2 mmol, 0,7 g) в 20 ml безводен диоксанов разтвор (съдържащ няколко капки триетиламин), добавя се фенилхидразин/2-аминопиридин (2 mmol) и се разбърква при стайна температура съответно в продължение на 1 и 2 часа. Излива се реакционната смес в лед или вода и се подкиселява с разредена солна киселина. Отделеното твърдо вещество се филтрира и се прекристализира от етанол, за да се получи 7, и се прекристализира от бензен, за да се получи 8.
Зелени кристали, точка на топене 160-162℃, добив 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, заменяем), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, хетероароматен); Изчислена стойност за C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Намерено: C, 81.96; H, 3.91; N, 8,91%.
4 (2 mmol, 0.7 g) се разтваря в 20 ml безводен диоксанов разтвор (съдържащ няколко капки триетиламин), добавя се 2-аминопиридин (2 mmol, 0.25 g) и сместа се разбърква при стайна температура в продължение на 2 часа. Реакционната смес се излива в ледена вода и се подкиселява с разредена солна киселина. Образуваната утайка се филтрира и прекристализира от бензен, при което се получават зелени кристали на 8 с точка на топене 146-148 °C и добив 82.5%; инфрачервен спектър (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, заменяем), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, хетероароматизация); Изчислено за C23H15N3O (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Намерено: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
Съединение 4 (2 mmol, 0.7 g) се разтваря в 20 ml сух диоксан (съдържащ няколко капки триетиламин и 2 mmol тиоурея/семикарбазид) и се нагрява под обратен хладник в продължение на 2 часа. Разтворителят се изпарява под вакуум. Остатъкът се прекристализира от диоксан, при което се получава смес.