Спасибо за посещение сайта nature.com. В используемой вами версии браузера поддержка CSS ограничена. Для наилучшего результата мы рекомендуем использовать последнюю версию браузера (или отключить режим совместимости в Internet Explorer). Кроме того, для обеспечения дальнейшей поддержки, на этом сайте не будут использоваться стили и JavaScript.
Синтон 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорид 4 был синтезирован и использован для синтеза различных высокоактивных гетероциклических соединений посредством его реакции с различными азотсодержащими нуклеофилами. Структура каждого синтезированного гетероциклического соединения была тщательно охарактеризована с помощью спектроскопического и элементного анализа. Десять из тринадцати новых гетероциклических соединений показали обнадеживающую эффективность против мультирезистентных бактерий (MRSA). Среди них соединения 6, 7, 10, 13b и 14 показали самую высокую антибактериальную активность с зонами ингибирования около 4 см. Однако исследования молекулярного докинга показали, что соединения имеют различное сродство связывания с пенициллин-связывающим белком 2a (PBP2a), ключевой мишенью для устойчивости MRSA. Некоторые соединения, такие как 7, 10 и 14, показали более высокое сродство связывания и стабильность взаимодействия в активном центре PBP2a по сравнению с сокристаллизованным хиназолиноновым лигандом. Напротив, соединения 6 и 13b имели более низкие показатели докинга, но все же проявляли значительную антибактериальную активность, при этом соединение 6 имело самые низкие значения МИК (9,7 мкг/100 мкл) и МБК (78,125 мкг/100 мкл). Анализ докинга выявил ключевые взаимодействия, включая водородные связи и π-стэкинг, особенно с такими остатками, как Lys 273, Lys 316 и Arg 298, которые были идентифицированы как взаимодействующие с сокристаллизованным лигандом в кристаллической структуре PBP2a. Эти остатки необходимы для ферментативной активности PBP2a. Эти результаты предполагают, что синтезированные соединения могут служить перспективными препаратами против MRSA, подчеркивая важность сочетания молекулярного докинга с биоанализами для выявления эффективных терапевтических кандидатов.
В первые несколько лет этого столетия исследовательские усилия были в основном сосредоточены на разработке новых, простых процедур и методов синтеза ряда инновационных гетероциклических систем с антимикробной активностью с использованием легкодоступных исходных материалов.
Акрилонитрильные фрагменты считаются важными исходными материалами для синтеза многих замечательных гетероциклических систем, поскольку они являются высокореактивными соединениями. Более того, производные 2-цианоакрилоилхлорида в последние годы широко используются для разработки и синтеза продуктов, имеющих жизненно важное значение в области фармакологических применений, таких как промежуточные продукты лекарственных препаратов1,2,3, предшественники анти-ВИЧ, противовирусных, противораковых, антибактериальных, антидепрессантных и антиоксидантных агентов4,5,6,7,8,9,10. В последнее время большое внимание привлекает биологическая эффективность антрацена и его производных, включая их антибиотические, противораковые11,12, антибактериальные13,14,15 и инсектицидные свойства16,1718,19,20,21. Антимикробные соединения, содержащие акрилонитрильные и антраценовые фрагменты, показаны на рисунках 1 и 2.
Согласно Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (2021), устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) представляет собой глобальную угрозу для здоровья и развития22,23,24,25. Пациентов невозможно вылечить, что приводит к увеличению продолжительности пребывания в больнице и необходимости в более дорогостоящих лекарствах, а также к повышению смертности и инвалидности. Отсутствие эффективных противомикробных препаратов часто приводит к неэффективности лечения различных инфекций, особенно во время химиотерапии и крупных хирургических операций.
Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения за 2024 год, метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) и кишечная палочка (E. coli) включены в список приоритетных патогенов. Обе бактерии устойчивы ко многим антибиотикам, поэтому представляют собой трудноизлечимые и трудноконтролируемые инфекции, и существует острая необходимость в разработке новых и эффективных противомикробных соединений для решения этой проблемы. Антрацен и его производные являются хорошо известными противомикробными средствами, способными воздействовать как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии. Цель данного исследования — синтезировать новое производное, способное бороться с этими опасными для здоровья патогенами.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщает, что многие бактериальные патогены устойчивы к нескольким антибиотикам, включая метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), распространенную причину инфекций в обществе и медицинских учреждениях. Сообщается, что смертность среди пациентов с инфекциями, вызванными MRSA, на 64% выше, чем среди пациентов с инфекциями, чувствительными к антибиотикам. Кроме того, кишечная палочка (E. coli) представляет глобальную опасность, поскольку последней линией защиты от карбапенем-резистентных энтеробактерий (т. е. E. coli) является колистин, однако в нескольких странах недавно были зарегистрированы случаи обнаружения колистин-резистентных бактерий. 22,23,24,25
Таким образом, согласно Глобальному плану действий Всемирной организации здравоохранения по борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам26, существует острая необходимость в открытии и синтезе новых противомикробных средств. В многочисленных опубликованных работах подчеркивается большой потенциал антрацена и акрилонитрила в качестве антибактериальных27, противогрибковых28, противораковых29 и антиоксидантных30 агентов. В этом отношении можно сказать, что эти производные являются хорошими кандидатами для использования против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA).
Предыдущие обзоры литературы побудили нас синтезировать новые производные в этих классах. Поэтому целью настоящего исследования было разработать новые гетероциклические системы, содержащие фрагменты антрацена и акрилонитрила, оценить их антимикробную и антибактериальную эффективность, а также исследовать их потенциальное связывание с пенициллин-связывающим белком 2a (PBP2a) методом молекулярного докинга. Основываясь на предыдущих исследованиях, настоящее исследование продолжило синтез, биологическую оценку и вычислительный анализ гетероциклических систем для выявления перспективных агентов против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) с мощной ингибирующей активностью в отношении PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Наши текущие исследования сосредоточены на синтезе и антимикробной оценке новых гетероциклических соединений, содержащих фрагменты антрацена и акрилонитрила. Был синтезирован 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорид 4, который использовался в качестве строительного блока для создания новых гетероциклических систем.
Структура соединения 4 была определена с использованием спектральных данных. Спектр ЯМР 1H показал наличие группы CH= при 9,26 м.д., ИК-спектр показал наличие карбонильной группы при 1737 см−1 и цианогруппы при 2224 см−1, а спектр ЯМР 13C также подтвердил предложенную структуру (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Синтез 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорида 4 был осуществлен путем гидролиза ароматических групп 250, 41, 42, 53 этанольным раствором гидроксида натрия (10%) с образованием кислот 354, 45, 56, которые затем обрабатывали тионилхлоридом на водяной бане с получением производного акрилоилхлорида 4 с высоким выходом (88,5%), как показано на рисунке 3.
Для создания новых гетероциклических соединений с ожидаемой антибактериальной эффективностью была проведена реакция ацилхлорида 4 с различными динуклеофилами.
Хлорид кислоты 4 обрабатывали гидразингидратом при 0°C в течение одного часа. К сожалению, пиразолон 5 получить не удалось. Продуктом оказалось производное акриламида, структура которого была подтверждена спектральными данными. Его ИК-спектр показал полосы поглощения C=O при 1720 см−1, C≡N при 2228 см−1 и NH при 3424 см−1. Спектр ЯМР 1H показал синглетный сигнал обмена протонов олефина и протонов NH при 9,3 м.д. (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Два моля хлорангидрида кислоты 4 были подвергнуты реакции с одним молем фенилгидразина, в результате чего было получено производное N-фенилакрилоилгидразина 7 с хорошим выходом (77%) (рис. 5). Структура соединения 7 была подтверждена данными инфракрасной спектроскопии, которые показали поглощение двух групп C=O при 1691 и 1671 см−1, поглощение группы CN при 2222 см−1 и поглощение группы NH при 3245 см−1, а его спектр 1H-ЯМР показал группу CH при 9,15 и 8,81 м.д. и протон NH при 10,88 м.д. (см. раздел «Экспериментальная часть»).
В данном исследовании изучалась реакция ацилхлорида 4 с 1,3-динуклеофилами. Обработка ацилхлорида 4 2-аминопиридином в 1,4-диоксане с ТЭА в качестве основания при комнатной температуре привела к образованию производного акриламида 8 (рис. 5), структура которого была установлена ​​с помощью спектральных данных. ИК-спектры показали полосы поглощения валентных колебаний цианогруппы при 2222 см−1, NH-группы при 3148 см−1 и карбонильной группы при 1665 см−1; спектры ЯМР 1H подтвердили наличие протонов олефина при 9,14 м.д. (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Соединение 4 реагирует с тиомочевиной, образуя пиримидинетион 9; соединение 4 реагирует с тиосемикарбазидом, образуя производное тиопиразола 10 (рис. 5). Структуры соединений 9 и 10 были подтверждены спектральным и элементным анализом (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Тетразин-3-тиол 11 был получен реакцией соединения 4 с тиокарбазидом в качестве 1,4-динуклеофила (рис. 5), и его структура была подтверждена спектроскопией и элементным анализом. В инфракрасном спектре связь C=N появилась при 1619 см−1. В то же время в его спектре 1H-ЯМР сохранились многоплоскостные сигналы ароматических протонов при 7,78–8,66 мсд и протонов SH при 3,31 мсд (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Акрилоилхлорид 4 реагирует с 1,2-диаминобензолом, 2-аминотиофенолом, антраниловой кислотой, 1,2-диаминоэтаном и этаноламином в качестве 1,4-динуклеофилов с образованием новых гетероциклических систем (13–16).
Структуры этих вновь синтезированных соединений были подтверждены спектральным и элементным анализом (см. раздел «Экспериментальная часть»). Производное 2-гидроксифенилакриламида 17 было получено реакцией с 2-аминофенолом в качестве динуклеофила (рис. 6), и его структура была подтверждена спектральным и элементным анализом. Инфракрасный спектр соединения 17 показал, что сигналы C=O и C≡N появились при 1681 и 2226 см−1 соответственно. При этом в его спектре 1H-ЯМР сохранился синглетный сигнал протона олефина при 9,19 м.д., а протон OH появился при 9,82 м.д. (см. раздел «Экспериментальная часть»).
Реакция хлорангидрида кислоты 4 с одним нуклеофилом (например, этиламином, 4-толуидином и 4-метоксианилином) в диоксане в качестве растворителя и ТЭА в качестве катализатора при комнатной температуре привела к образованию зеленых кристаллических производных акриламида 18, 19a и 19b. Элементный и спектральный анализ соединений 18, 19a и 19b подтвердил структуры этих производных (см. раздел «Экспериментальная часть») (рис. 7).
После скрининга антимикробной активности различных синтетических соединений были получены разные результаты, как показано в таблице 1 и на рисунке 8 (см. файл рисунка). Все протестированные соединения показали различную степень ингибирования против грамположительной бактерии MRSA, в то время как грамотрицательная бактерия Escherichia coli показала полную устойчивость ко всем соединениям. Протестированные соединения можно разделить на три категории в зависимости от диаметра зоны ингибирования против MRSA. Первая категория была наиболее активной и состояла из пяти соединений (6, 7, 10, 13b и 14). Диаметр зоны ингибирования этих соединений составлял около 4 см; наиболее активными соединениями в этой категории были соединения 6 и 13b. Вторая категория была умеренно активной и состояла из еще пяти соединений (11, 13a, 15, 18 и 19a). Зона ингибирования этих соединений варьировалась от 3,3 до 3,65 см, при этом соединение 11 показало наибольшую зону ингибирования — 3,65 ± 0,1 см. С другой стороны, последняя группа содержала три соединения (8, 17 и 19b) с наименьшей антимикробной активностью (менее 3 см). На рисунке 9 показано распределение различных зон ингибирования.
Дальнейшее исследование антимикробной активности исследуемых соединений включало определение МИК и МБК для каждого соединения. Результаты незначительно различались (как показано в таблицах 2, 3 и на рисунке 10 (см. файл рисунка)), при этом соединения 7, 11, 13a и 15, по-видимому, были переклассифицированы как лучшие соединения. У них были одинаковые самые низкие значения МИК и МБК (39,06 мкг/100 мкл). Хотя соединения 7 и 8 имели более низкие значения МИК (9,7 мкг/100 мкл), их значения МБК были выше (78,125 мкг/100 мкл). Следовательно, они были признаны менее эффективными, чем ранее упомянутые соединения. Однако эти шесть соединений оказались наиболее эффективными из протестированных, поскольку значения их МБК были ниже 100 мкг/100 мкл.
Соединения (10, 14, 18 и 19b) оказались менее активными по сравнению с другими протестированными соединениями, поскольку их значения МБК варьировались от 156 до 312 мкг/100 мкл. С другой стороны, соединения (8, 17 и 19a) были наименее перспективными, поскольку имели самые высокие значения МБК (625, 625 и 1250 мкг/100 мкл соответственно).
Наконец, согласно уровням толерантности, указанным в таблице 3, исследуемые соединения можно разделить на две категории в зависимости от механизма их действия: соединения с бактерицидным эффектом (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) и соединения с антибактериальным эффектом (6, 13b, 14, 17, 19a). Среди них предпочтение отдается соединениям 7, 11, 13a и 15, которые проявляют бактерицидную активность при очень низкой концентрации (39,06 мкг/100 мкл).
Из тринадцати протестированных соединений десять показали потенциальную эффективность против устойчивых к антибиотикам метициллин-резистентных золотистых стафилококков (MRSA). Поэтому рекомендуется дальнейшее исследование с использованием большего количества устойчивых к антибиотикам патогенов (особенно местных изолятов, охватывающих патогенные грамположительные и грамотрицательные бактерии) и патогенных дрожжей, а также цитотоксическое тестирование каждого соединения для оценки его безопасности.
Были проведены исследования молекулярного докинга для оценки потенциала синтезированных соединений в качестве ингибиторов пенициллин-связывающего белка 2a (PBP2a) у метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). PBP2a является ключевым ферментом, участвующим в биосинтезе клеточной стенки бактерий, и ингибирование этого фермента нарушает формирование клеточной стенки, что в конечном итоге приводит к лизису бактерий и гибели клеток¹. Результаты докинга приведены в таблице 4 и более подробно описаны в дополнительном файле данных. Результаты показывают, что несколько соединений продемонстрировали сильное сродство связывания с PBP2a, особенно с ключевыми остатками активного центра, такими как Lys 273, Lys 316 и Arg 298. Взаимодействия, включая водородные связи и π-стэкинг, были очень похожи на взаимодействия сокристаллизованного хиназолинонового лиганда (CCL), что указывает на потенциал этих соединений в качестве мощных ингибиторов.
Данные молекулярного докинга, наряду с другими вычислительными параметрами, убедительно свидетельствуют о том, что ингибирование PBP2a является ключевым механизмом, ответственным за наблюдаемую антибактериальную активность этих соединений. Значения докинговых оценок и среднеквадратичного отклонения (RMSD) дополнительно подтверждают сродство связывания и стабильность, что подтверждает эту гипотезу. Как показано в таблице 4, хотя несколько соединений продемонстрировали хорошее сродство связывания, некоторые соединения (например, 7, 9, 10 и 14) имели более высокие докинговые оценки, чем сокристаллизованный лиганд, что указывает на возможное более сильное взаимодействие с остатками активного центра PBP2a. Однако наиболее биоактивные соединения 6 и 13b показали несколько более низкие докинговые оценки (-5,98 и -5,63 соответственно) по сравнению с другими лигандами. Это позволяет предположить, что, хотя результаты докинга могут использоваться для прогнозирования сродства связывания, другие факторы (например, стабильность лиганда и молекулярные взаимодействия в биологической среде) также играют ключевую роль в определении антибактериальной активности. Примечательно, что значения RMSD для всех синтезированных соединений были ниже 2 Å, что подтверждает структурное соответствие их положений при докинге конформации связывания сокристаллизованного лиганда, дополнительно подтверждая их потенциал в качестве мощных ингибиторов PBP2a.
Хотя результаты докинга и значения RMS дают ценные прогнозы, корреляция между этими результатами докинга и антимикробной активностью не всегда очевидна на первый взгляд. Несмотря на то, что ингибирование PBP2a является ключевым фактором, влияющим на антимикробную активность, ряд различий указывает на то, что другие биологические свойства также играют важную роль. Соединения 6 и 13b показали самую высокую антимикробную активность, с диаметром зоны ингибирования 4 см и самыми низкими значениями МИК (9,7 мкг/100 мкл) и МБК (78,125 мкг/100 мкл), несмотря на более низкие значения докинга по сравнению с соединениями 7, 9, 10 и 14. Это говорит о том, что, хотя ингибирование PBP2a способствует антимикробной активности, такие факторы, как растворимость, биодоступность и динамика взаимодействия в бактериальной среде, также влияют на общую активность. На рисунке 11 показаны их положения при докинге, указывающие на то, что оба соединения, даже с относительно низкими показателями связывания, все же способны взаимодействовать с ключевыми остатками PBP2a, потенциально стабилизируя комплекс ингибирования. Это подчеркивает, что, хотя молекулярный докинг дает важные сведения об ингибировании PBP2a, для полного понимания реальных антимикробных эффектов этих соединений необходимо учитывать и другие биологические факторы.
Используя кристаллическую структуру PBP2a (идентификатор PDB: 4CJN), были построены 2D и 3D карты взаимодействия наиболее активных соединений 6 и 13b, связанных с пенициллин-связывающим белком 2a (PBP2a) метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). Эти карты сравнивают характер взаимодействия этих соединений с повторно связанным сокристаллизованным лигандом хиназолинона (CCL), выделяя ключевые взаимодействия, такие как водородные связи, π-стэкинг и ионные взаимодействия.
Аналогичная картина наблюдалась и для соединения 7, которое показало относительно высокий балл докинга (-6,32) и аналогичный диаметр зоны ингибирования (3,9 см), как и соединение 10. Однако его МИК (39,08 мкг/100 мкл) и МБК (39,06 мкг/100 мкл) были значительно выше, что указывает на необходимость более высоких концентраций для проявления антибактериального эффекта. Это говорит о том, что, хотя соединение 7 показало сильное сродство связывания в исследованиях докинга, такие факторы, как биодоступность, клеточное поглощение или другие физико-химические свойства, могут ограничивать его биологическую эффективность. Хотя соединение 7 проявило бактерицидные свойства, оно было менее эффективно в подавлении роста бактерий по сравнению с соединениями 6 и 13b.
Соединение 10 продемонстрировало более существенное различие с наивысшим баллом докинга (-6,40), что указывает на сильное сродство связывания с PBP2a. Однако диаметр зоны ингибирования (3,9 см) был сопоставим с соединением 7, а его МБК (312 мкг/100 мкл) была значительно выше, чем у соединений 6, 7 и 13b, что указывает на более слабую бактерицидную активность. Это говорит о том, что, несмотря на хорошие прогнозы докинга, соединение 10 было менее эффективно в уничтожении MRSA из-за других ограничивающих факторов, таких как растворимость, стабильность или низкая проницаемость бактериальной мембраны. Эти результаты подтверждают понимание того, что, хотя ингибирование PBP2a играет ключевую роль в антибактериальной активности, оно не полностью объясняет различия в биологической активности, наблюдаемые среди протестированных соединений. Эти различия указывают на необходимость дальнейших экспериментальных анализов и углубленных биологических исследований для полного выяснения задействованных антибактериальных механизмов.
Результаты молекулярного докинга, представленные в таблице 4 и дополнительном файле данных, подчеркивают сложную взаимосвязь между показателями докинга и антимикробной активностью. Хотя соединения 6 и 13b имеют более низкие показатели докинга, чем соединения 7, 9, 10 и 14, они демонстрируют самую высокую антимикробную активность. Карты их взаимодействий (показаны на рисунке 11) указывают на то, что, несмотря на более низкие показатели связывания, они все же образуют значительные водородные связи и π-стекинг-взаимодействия с ключевыми остатками PBP2a, которые могут стабилизировать комплекс фермент-ингибитор биологически выгодным образом. Несмотря на относительно низкие показатели докинга соединений 6 и 13b, их повышенная антимикробная активность предполагает, что при оценке потенциала ингибиторов следует учитывать и другие свойства, такие как растворимость, стабильность и клеточное поглощение, наряду с данными докинга. Это подчеркивает важность сочетания исследований докинга с экспериментальным анализом антимикробной активности для точной оценки терапевтического потенциала новых соединений.
Эти результаты подчеркивают, что, хотя молекулярный докинг является мощным инструментом для прогнозирования сродства связывания и выявления потенциальных механизмов ингибирования, на него не следует полагаться в одиночку для определения антимикробной эффективности. Молекулярные данные свидетельствуют о том, что ингибирование PBP2a является ключевым фактором, влияющим на антимикробную активность, но изменения биологической активности указывают на необходимость оптимизации других физико-химических и фармакокинетических свойств для повышения терапевтической эффективности. Будущие исследования должны быть сосредоточены на оптимизации химической структуры соединений 7 и 10 для улучшения биодоступности и клеточного поглощения, обеспечивая преобразование сильных взаимодействий докинга в реальную антимикробную активность. Дальнейшие исследования, включая дополнительные биоанализы и анализ зависимости структуры от активности (SAR), будут иметь решающее значение для дальнейшего понимания того, как эти соединения функционируют в качестве ингибиторов PBP2a, и для разработки более эффективных антимикробных средств.
Соединения, синтезированные из 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорида 4, проявляли различную степень антимикробной активности, при этом несколько соединений демонстрировали значительное ингибирование метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). Анализ зависимости структуры от активности (SAR) выявил ключевые структурные особенности, лежащие в основе антимикробной эффективности этих соединений.
Наличие как акрилонитрильной, так и антраценовой групп оказалось критически важным для усиления антимикробной активности. Высокореактивная нитрильная группа в акрилонитриле необходима для облегчения взаимодействия с бактериальными белками, тем самым способствуя антимикробным свойствам соединения. Соединения, содержащие как акрилонитрил, так и антрацен, неизменно демонстрировали более сильное антимикробное действие. Ароматичность антраценовой группы дополнительно стабилизировала эти соединения, потенциально усиливая их биологическую активность.
Введение гетероциклических колец значительно улучшило антибактериальную эффективность нескольких производных. В частности, производное бензотиазола 13b и производное акрилгидразида 6 показали самую высокую антибактериальную активность с зоной ингибирования приблизительно 4 см. Эти гетероциклические производные продемонстрировали более выраженный биологический эффект, что указывает на ключевую роль гетероциклической структуры в антибактериальном действии. Аналогично, пиримидинетион в соединении 9, тиопиразол в соединении 10 и тетразиновое кольцо в соединении 11 также способствовали антибактериальным свойствам соединений, еще раз подчеркивая важность гетероциклической модификации.
Среди синтезированных соединений соединения 6 и 13b выделялись своей превосходной антибактериальной активностью. Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) соединения 6 составила 9,7 мкг/100 мкл, а минимальная бактерицидная концентрация (МБК) — 78,125 мкг/100 мкл, что подчеркивает его превосходную способность уничтожать метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA). Аналогично, соединение 13b имело зону ингибирования 4 см и низкие значения МИК и МБК, подтверждающие его мощную антибактериальную активность. Эти результаты подчеркивают ключевую роль акрилогидразидных и бензотиазольных функциональных групп в определении биоэффективности этих соединений.
Напротив, соединения 7, 10 и 14 проявили умеренную антибактериальную активность с зонами ингибирования от 3,65 до 3,9 см. Для полного уничтожения бактерий этим соединениям требовались более высокие концентрации, что подтверждается их относительно высокими значениями МИК и МБК. Хотя эти соединения были менее активны, чем соединения 6 и 13b, они все же продемонстрировали значительный антибактериальный потенциал, что позволяет предположить, что включение акрилонитрильных и антраценовых фрагментов в гетероциклическое кольцо способствует их антибактериальному эффекту.
Эти соединения обладают различными механизмами действия: некоторые проявляют бактерицидные свойства, а другие — бактериостатическое действие. Соединения 7, 11, 13a и 15 являются бактерицидными и требуют более низких концентраций для полного уничтожения бактерий. В отличие от них, соединения 6, 13b и 14 являются бактериостатическими и могут подавлять рост бактерий при более низких концентрациях, но требуют более высоких концентраций для полного уничтожения бактерий.
В целом, анализ зависимости структуры от активности подчеркивает важность введения акрилонитрильных и антраценовых фрагментов, а также гетероциклических структур для достижения значительной антибактериальной активности. Эти результаты предполагают, что оптимизация этих структурных компонентов и изучение дальнейших модификаций для улучшения растворимости и проницаемости мембран могут привести к разработке более эффективных препаратов против MRSA.
Все реагенты и растворители были очищены и высушены с использованием стандартных процедур (Эль-Гомхурия, Египет). Температуры плавления определялись с помощью электронного прибора для определения температуры плавления GallenKamp и приводятся без поправок. Инфракрасные (ИК) спектры (см⁻¹) были записаны на кафедре химии факультета естественных наук Университета Айн-Шамс с использованием таблеток бромида калия (KBr) на ИК-спектрометре Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США).
Спектры ЯМР 1H были получены при 300 МГц с использованием ЯМР-спектрометра GEMINI (GEMINI Manufacturing & Engineering, Анахайм, Калифорния, США) и ЯМР-спектрометра BRUKER 300 МГц (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). В качестве внутреннего стандарта использовался тетраметилсилан (ТМС) с дейтерированным диметилсульфоксидом (ДМСО-d₆). Измерения ЯМР проводились на факультете естественных наук Каирского университета, Гиза, Египет. Элементный анализ (CHN) проводился с использованием элементного анализатора Perkin-Elmer 2400, и полученные результаты хорошо согласуются с расчетными значениями.
Смесь кислоты 3 (5 ммоль) и тионилхлорида (5 мл) нагревали на водяной бане при 65 °C в течение 4 ч. Избыток тионилхлорида удаляли перегонкой под пониженным давлением. Полученное красное твердое вещество собирали и использовали без дополнительной очистки. Температура плавления: 200-202 °C, выход: 88,5%. ИК-спектр (KBr, ν, см−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). ЯМР 1H (400 МГц, DMSO-d6) δ (ppm): 9,26 (с, 1H, CH=), 7,27-8,57 (м, 9H, гетероароматизация). 13C ЯМР (75 МГц, ДМСО-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH антрацена), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Аналитик. Рассчитано для C18H10ClNO (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Найдено: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
При 0°C соединение 4 (2 ммоль, 0,7 г) растворили в безводном диоксане (20 мл), затем по каплям добавили гидразингидрат (2 ммоль, 0,16 мл, 80%) и перемешивали в течение 1 часа. Выпавший осадок отфильтровали и перекристаллизовали из этанола, получив соединение 6.
Зеленые кристаллы, температура плавления 190-192℃, выход 69,36%; ИК-спектр (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) см−1. ЯМР 1H (400 МГц, DMSO-d6) δ (ppm): 9,3 (шир. с, H, NH, обмениваемый), 7,69-8,51 (м, 18H, гетероароматический), 9,16 (с, 1H, CH=), 8,54 (с, 1H, CH=); Расчетное значение для C33H21N3O (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Найдено: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05%.
Растворите 4 (2 ммоль, 0,7 г) в 20 мл безводного раствора диоксана (содержащего несколько капель триэтиламина), добавьте фенилгидразин/2-аминопиридин (2 ммоль) и перемешивайте при комнатной температуре в течение 1 и 2 часов соответственно. Вылейте реакционную смесь в лед или воду и подкислите разбавленной соляной кислотой. Отфильтруйте отделившийся осадок и перекристаллизуйте из этанола для получения 7, а затем перекристаллизуйте из бензола для получения 8.
Зеленые кристаллы, температура плавления 160-162℃, выход 77%; ИК-спектр (KBr, ν, см−1): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) см−1. ЯМР 1H (400 МГц, DMSO-d6): δ (ppm): 10,88 (с, 1H, NH, обмениваемый), 9,15 (с, 1H, CH=), 8,81 (с, 1H, CH=), 6,78-8,58 (м, 23H, гетероароматический); Расчетное значение для C42H26N4O2 (618,68): C, 81,54; H, 4,24; N, 9,06. Найдено: C, 81,96; H, 3,91; N, 8,91%.
Соединение 4 (2 ммоль, 0,7 г) растворили в 20 мл безводного раствора диоксана (содержащего несколько капель триэтиламина), добавили 2-аминопиридин (2 ммоль, 0,25 г) и перемешивали смесь при комнатной температуре в течение 2 ч. Реакционную смесь вылили в ледяную воду и подкислили разбавленной соляной кислотой. Образовавшийся осадок отфильтровали и перекристаллизовали из бензола, получив зеленые кристаллы соединения 8 с температурой плавления 146-148 °C и выходом 82,5%; инфракрасный спектр (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) см−1. 1H ЯМР (400 МГц, ДМСО-d6): δ (м.д.): 8,78 (с, H, NH, обмениваемый), 9,14 (с, 1H, CH=), 7,36-8,55 (м, 13H, гетероароматизация); Рассчитано для C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Найдено: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36%.
Соединение 4 (2 ммоль, 0,7 г) растворили в 20 мл сухого диоксана (содержащего несколько капель триэтиламина и 2 ммоль тиомочевины/семикарбазида) и нагревали с обратным холодильником в течение 2 часов. Растворитель выпарили в вакууме. Остаток перекристаллизовали из диоксана, получив смесь.