Terima kasih kerana melayari nature.com. Versi pelayar yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan anda menggunakan versi pelayar terkini (atau matikan mod keserasian dalam Internet Explorer). Selain itu, untuk memastikan sokongan berterusan, laman web ini tidak akan menyertakan gaya atau JavaScript.
Sinton 3-(antrasen-9-il)-2-sianoakriloyl klorida 4 telah disintesis dan digunakan untuk mensintesis pelbagai sebatian heterosiklik yang sangat aktif melalui tindak balasnya dengan pelbagai nukleofil nitrogen. Struktur setiap sebatian heterosiklik yang disintesis telah dicirikan secara menyeluruh menggunakan analisis spektroskopi dan unsur. Sepuluh daripada tiga belas sebatian heterosiklik baharu menunjukkan keberkesanan yang menggalakkan terhadap bakteria tahan pelbagai ubat (MRSA). Antaranya, sebatian 6, 7, 10, 13b, dan 14 menunjukkan aktiviti antibakteria tertinggi dengan zon perencatan hampir 4 cm. Walau bagaimanapun, kajian dok molekul mendedahkan bahawa sebatian tersebut mempunyai afiniti pengikatan yang berbeza terhadap protein pengikat penisilin 2a (PBP2a), sasaran utama untuk rintangan MRSA. Sesetengah sebatian seperti 7, 10 dan 14 menunjukkan afiniti pengikatan dan kestabilan interaksi yang lebih tinggi di tapak aktif PBP2a berbanding ligan quinazolinone yang dikristalisasi bersama. Sebaliknya, sebatian 6 dan 13b mempunyai skor dok yang lebih rendah tetapi masih menunjukkan aktiviti antibakteria yang ketara, dengan sebatian 6 mempunyai nilai MIC (9.7 μg/100 μL) dan MBC (78.125 μg/100 μL) terendah. Analisis dok mendedahkan interaksi utama termasuk ikatan hidrogen dan penyusunan π, terutamanya dengan residu seperti Lys 273, Lys 316 dan Arg 298, yang dikenal pasti berinteraksi dengan ligan penghabluran bersama dalam struktur kristal PBP2a. Residu ini penting untuk aktiviti enzimatik PBP2a. Keputusan ini menunjukkan bahawa sebatian yang disintesis boleh berfungsi sebagai ubat anti-MRSA yang berpotensi, menonjolkan kepentingan menggabungkan dok molekul dengan ujian bio untuk mengenal pasti calon terapeutik yang berkesan.
Dalam beberapa tahun pertama abad ini, usaha penyelidikan tertumpu terutamanya pada pembangunan prosedur dan kaedah baharu yang mudah untuk sintesis beberapa sistem heterosiklik inovatif dengan aktiviti antimikrob menggunakan bahan permulaan yang sedia ada.
Gugusan akrilonitril dianggap sebagai bahan permulaan yang penting untuk sintesis banyak sistem heterosiklik yang luar biasa kerana ia merupakan sebatian yang sangat reaktif. Selain itu, derivatif 2-sianoakriloil klorida telah digunakan secara meluas dalam beberapa tahun kebelakangan ini untuk pembangunan dan sintesis produk yang sangat penting dalam bidang aplikasi farmakologi, seperti perantaraan ubat1,2,3, prekursor agen anti-HIV, antivirus, antikanser, antibakteria, antidepresan dan antioksidan4,5,6,7,8,9,10. Baru-baru ini, keberkesanan biologi antrasena dan derivatifnya, termasuk antibiotik, antikanser11,12, antibakteria13,14,15 dan sifat insektisida16,17, telah menarik banyak perhatian18,19,20,21. Sebatian antimikrob yang mengandungi gugusan akrilonitril dan antrasena ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 2.
Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) (2021), rintangan antimikrob (AMR) merupakan ancaman global kepada kesihatan dan pembangunan22,23,24,25. Pesakit tidak dapat disembuhkan, mengakibatkan tempoh penginapan di hospital yang lebih lama dan keperluan untuk ubat yang lebih mahal, serta peningkatan kematian dan kecacatan. Kekurangan antimikrob yang berkesan sering menyebabkan kegagalan rawatan untuk pelbagai jangkitan, terutamanya semasa kemoterapi dan pembedahan besar.
Menurut laporan Pertubuhan Kesihatan Sedunia 2024, Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan methicillin dan E. coli termasuk dalam senarai patogen keutamaan. Kedua-dua bakteria ini tahan terhadap banyak antibiotik, jadi ia mewakili jangkitan yang sukar dirawat dan dikawal, dan terdapat keperluan segera untuk membangunkan sebatian antimikrob baharu dan berkesan untuk menangani masalah ini. Antrasena dan derivatifnya adalah antimikrob yang terkenal yang boleh bertindak ke atas bakteria Gram-positif dan Gram-negatif. Tujuan kajian ini adalah untuk mensintesis derivatif baharu yang boleh memerangi patogen yang berbahaya kepada kesihatan ini.
Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) melaporkan bahawa banyak patogen bakteria tahan terhadap pelbagai antibiotik, termasuk Staphylococcus aureus tahan methicillin (MRSA), penyebab biasa jangkitan dalam komuniti dan persekitaran penjagaan kesihatan. Pesakit dengan jangkitan MRSA dilaporkan mempunyai kadar kematian 64% lebih tinggi berbanding mereka yang mempunyai jangkitan yang mudah terdedah kepada ubat. Di samping itu, E. coli menimbulkan risiko global kerana barisan pertahanan terakhir terhadap Enterobacteriaceae yang tahan karbapenem (iaitu, E. coli) ialah colistin, tetapi bakteria tahan colistin baru-baru ini telah dilaporkan di beberapa negara. 22,23,24,25
Oleh itu, menurut Pelan Tindakan Global Pertubuhan Kesihatan Sedunia mengenai Rintangan Antimikrob26, terdapat keperluan mendesak untuk penemuan dan sintesis antimikrob baharu. Potensi besar antrasena dan akrilonitril sebagai agen antibakteria27, antikulat28, antikanser29 dan antioksidan30 telah ditonjolkan dalam banyak kertas kerja yang diterbitkan. Dalam hal ini, boleh dikatakan bahawa derivatif ini adalah calon yang baik untuk digunakan terhadap Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan methicillin.
Kajian literatur terdahulu mendorong kami untuk mensintesis derivatif baharu dalam kelas-kelas ini. Oleh itu, kajian ini bertujuan untuk membangunkan sistem heterosiklik baharu yang mengandungi bahagian antrasena dan akrilonitril, menilai keberkesanan antimikrob dan antibakteria mereka, dan mengkaji interaksi pengikatan berpotensi mereka dengan protein pengikat penisilin 2a (PBP2a) melalui dok molekul. Berdasarkan kajian terdahulu, kajian ini meneruskan sintesis, penilaian biologi dan analisis pengiraan sistem heterosiklik untuk mengenal pasti agen Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan antimetikillin yang berpotensi dengan aktiviti perencatan PBP2a yang kuat31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Kajian semasa kami memberi tumpuan kepada sintesis dan penilaian antimikrob sebatian heterosiklik baharu yang mengandungi bahagian antrasena dan akrilonitril. 3-(antrasena-9-il)-2-sianoakriloyl klorida 4 telah disediakan dan digunakan sebagai blok binaan untuk pembinaan sistem heterosiklik baharu.
Struktur sebatian 4 ditentukan menggunakan data spektrum. Spektrum 1H-NMR menunjukkan kehadiran CH= pada 9.26 ppm, spektrum IR menunjukkan kehadiran kumpulan karbonil pada 1737 cm−1 dan kumpulan siano pada 2224 cm−1, dan spektrum 13CNMR juga mengesahkan struktur yang dicadangkan (lihat bahagian Eksperimen).
Sintesis 3-(antrasen-9-il)-2-sianoakriloyl klorida 4 telah dicapai melalui hidrolisis kumpulan aromatik 250, 41, 42, 53 dengan larutan natrium hidroksida etanol (10%) untuk menghasilkan asid 354, 45, 56, yang kemudiannya dirawat dengan tionil klorida di atas mandian air untuk menghasilkan terbitan akriloyl klorida 4 dalam hasil yang tinggi (88.5%), seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
Untuk menghasilkan sebatian heterosiklik baharu dengan keberkesanan antibakteria yang dijangkakan, tindak balas asil klorida 4 dengan pelbagai dinukleofil telah dijalankan.
Asid klorida 4 telah dirawat dengan hidrazina hidrat pada suhu 0° selama satu jam. Malangnya, pirazolon 5 tidak diperoleh. Produk tersebut merupakan terbitan akrilamida yang strukturnya disahkan oleh data spektrum. Spektrum IRnya menunjukkan jalur penyerapan C=O pada 1720 cm−1, C≡N pada 2228 cm−1 dan NH−1 pada 3424 cm−1. Spektrum 1H-NMR menunjukkan isyarat singlet pertukaran proton olefin dan proton NH−1 pada 9.3 ppm (lihat Bahagian Eksperimen).
Dua mol asid klorida 4 telah direaksikan dengan satu mol fenilhidrazina untuk menghasilkan terbitan N-fenilakriloylhidrazina 7 dalam hasil yang baik (77%) (Rajah 5). Struktur 7 telah disahkan oleh data spektroskopi inframerah, yang menunjukkan penyerapan dua kumpulan C=O pada 1691 dan 1671 cm−1, penyerapan kumpulan CN pada 2222 cm−1 dan penyerapan kumpulan NH pada 3245 cm−1, dan spektrum 1H-NMRnya menunjukkan kumpulan CH pada 9.15 dan 8.81 ppm dan proton NH pada 10.88 ppm (lihat bahagian Eksperimen).
Dalam kajian ini, tindak balas asil klorida 4 dengan 1,3-dinukleofil telah dikaji. Rawatan asil klorida 4 dengan 2-aminopyridina dalam 1,4-dioksana dengan TEA sebagai bes pada suhu bilik menghasilkan derivatif akrilamida 8 (Rajah 5), yang strukturnya dikenal pasti menggunakan data spektrum. Spektrum IR menunjukkan jalur penyerapan regangan siano pada 2222 cm−1, NH−1 pada 3148 cm−1, dan karbonil pada 1665 cm−1; Spektrum 1H NMR mengesahkan kehadiran proton olefin pada 9.14 ppm (lihat Bahagian Eksperimen).
Sebatian 4 bertindak balas dengan tiourea untuk menghasilkan pirimidinition 9; sebatian 4 bertindak balas dengan tiosemikarbazida untuk menghasilkan terbitan tiopirazole 10 (Rajah 5). Struktur sebatian 9 dan 10 telah disahkan melalui analisis spektrum dan unsur (lihat bahagian Eksperimen).
Tetrazin-3-tiol 11 telah disediakan melalui tindak balas sebatian 4 dengan tiokarbazida sebagai 1,4-dinukleofil (Rajah 5), dan strukturnya disahkan melalui spektroskopi dan analisis unsur. Dalam spektrum inframerah, ikatan C=N muncul pada 1619 cm−1. Pada masa yang sama, spektrum 1H-NMRnya mengekalkan isyarat berbilang plat proton aromatik pada 7.78–8.66 ppm dan proton SH pada 3.31 ppm (lihat Bahagian Eksperimen).
Akriloil klorida 4 bertindak balas dengan 1,2-diaminobenzena, 2-aminotiofenol, asid antranilik, 1,2-diaminoetana, dan etanolamina sebagai 1,4-dinukleofil untuk membentuk sistem heterosiklik baharu (13–16).
Struktur sebatian yang baru disintesis ini telah disahkan melalui analisis spektrum dan unsur (lihat bahagian Eksperimen). Derivatif 2-Hidroksifenilakrilamida 17 diperoleh melalui tindak balas dengan 2-aminofenol sebagai dinukleofil (Rajah 6), dan strukturnya telah disahkan melalui analisis spektrum dan unsur. Spektrum inframerah sebatian 17 menunjukkan bahawa isyarat C=O dan C≡N muncul pada 1681 dan 2226 cm−1, masing-masing. Sementara itu, spektrum 1H-NMRnya mengekalkan isyarat singlet proton olefin pada 9.19 ppm, dan proton OH muncul pada 9.82 ppm (lihat bahagian Eksperimen).
Tindak balas asid klorida 4 dengan satu nukleofil (contohnya, etilamina, 4-toluidina, dan 4-metoksianilina) dalam dioksana sebagai pelarut dan TEA sebagai mangkin pada suhu bilik menghasilkan derivatif akrilamida kristal hijau 18, 19a, dan 19b. Data unsur dan spektrum sebatian 18, 19a, dan 19b mengesahkan struktur derivatif ini (lihat Bahagian Eksperimen) (Rajah 7).
Selepas menyaring aktiviti antimikrob pelbagai sebatian sintetik, keputusan yang berbeza diperoleh seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1 dan Rajah 8 (lihat fail rajah). Semua sebatian yang diuji menunjukkan tahap perencatan yang berbeza terhadap bakteria Gram-positif MRSA, manakala bakteria Gram-negatif Escherichia coli menunjukkan rintangan sepenuhnya terhadap semua sebatian. Sebatian yang diuji boleh dibahagikan kepada tiga kategori berdasarkan diameter zon perencatan terhadap MRSA. Kategori pertama adalah yang paling aktif dan terdiri daripada lima sebatian (6, 7, 10, 13b dan 14). Diameter zon perencatan sebatian ini hampir 4 cm; sebatian paling aktif dalam kategori ini ialah sebatian 6 dan 13b. Kategori kedua adalah sederhana aktif dan terdiri daripada lima sebatian lain (11, 13a, 15, 18 dan 19a). Zon perencatan sebatian ini adalah antara 3.3 hingga 3.65 cm, dengan sebatian 11 menunjukkan zon perencatan terbesar iaitu 3.65 ± 0.1 cm. Sebaliknya, kumpulan terakhir mengandungi tiga sebatian (8, 17 dan 19b) dengan aktiviti antimikrob terendah (kurang daripada 3 cm). Rajah 9 menunjukkan taburan zon perencatan yang berbeza.
Kajian lanjut tentang aktiviti antimikrob sebatian yang diuji melibatkan penentuan MIC dan MBC bagi setiap sebatian. Keputusannya sedikit berbeza (seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2, 3 dan Rajah 10 (lihat fail rajah)), dengan sebatian 7, 11, 13a dan 15 nampaknya dikelaskan semula sebagai sebatian terbaik. Ia mempunyai nilai MIC dan MBC terendah yang sama (39.06 μg/100 μL). Walaupun sebatian 7 dan 8 mempunyai nilai MIC yang lebih rendah (9.7 μg/100 μL), nilai MBC mereka adalah lebih tinggi (78.125 μg/100 μL). Oleh itu, ia dianggap lebih lemah daripada sebatian yang dinyatakan sebelum ini. Walau bagaimanapun, keenam-enam sebatian ini adalah yang paling berkesan daripada yang diuji, kerana nilai MBC mereka adalah di bawah 100 μg/100 μL.
Sebatian (10, 14, 18 dan 19b) kurang aktif berbanding sebatian lain yang diuji kerana nilai MBCnya adalah antara 156 hingga 312 μg/100 μL. Sebaliknya, sebatian (8, 17 dan 19a) adalah yang paling kurang menjanjikan kerana ia mempunyai nilai MBC tertinggi (masing-masing 625, 625 dan 1250 μg/100 μL).
Akhir sekali, mengikut tahap toleransi yang ditunjukkan dalam Jadual 3, sebatian yang diuji boleh dibahagikan kepada dua kategori berdasarkan cara tindakannya: sebatian dengan kesan bakteria (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) dan sebatian dengan kesan antibakteria (6, 13b, 14, 17, 19a). Antaranya, sebatian 7, 11, 13a dan 15 adalah lebih disukai, yang menunjukkan aktiviti pembunuhan pada kepekatan yang sangat rendah (39.06 μg/100 μL).
Sepuluh daripada tiga belas sebatian yang diuji menunjukkan potensi terhadap Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan antibiotik. Oleh itu, saringan lanjut dengan lebih banyak patogen yang tahan antibiotik (terutamanya isolat tempatan yang meliputi bakteria Gram-positif dan Gram-negatif patogen) dan yis patogen adalah disyorkan, serta ujian sitotoksik setiap sebatian untuk menilai keselamatannya.
Kajian dok molekul telah dijalankan untuk menilai potensi sebatian yang disintesis sebagai perencat protein pengikat penisilin 2a (PBP2a) dalam Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan methicillin. PBP2a ialah enzim utama yang terlibat dalam biosintesis dinding sel bakteria, dan perencatan enzim ini mengganggu pembentukan dinding sel, yang akhirnya membawa kepada lisis bakteria dan kematian sel1. Keputusan dok disenaraikan dalam Jadual 4 dan diterangkan dengan lebih terperinci dalam fail data tambahan, dan keputusan menunjukkan bahawa beberapa sebatian menunjukkan afiniti pengikatan yang kuat untuk PBP2a, terutamanya residu tapak aktif utama seperti Lys 273, Lys 316, dan Arg 298. Interaksi, termasuk ikatan hidrogen dan penyusunan π, adalah sangat serupa dengan ligan quinazolinone yang dikristalisasi bersama (CCL), yang menunjukkan potensi sebatian ini sebagai perencat yang kuat.
Data dok molekul, bersama-sama dengan parameter pengiraan lain, menunjukkan dengan jelas bahawa perencatan PBP2a merupakan mekanisme utama yang bertanggungjawab terhadap aktiviti antibakteria yang diperhatikan bagi sebatian ini. Skor dok dan nilai sisihan punca min kuasa dua (RMSD) mendedahkan lagi afiniti dan kestabilan pengikatan, menyokong hipotesis ini. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 4, walaupun beberapa sebatian menunjukkan afiniti pengikatan yang baik, sesetengah sebatian (contohnya, 7, 9, 10, dan 14) mempunyai skor dok yang lebih tinggi daripada ligan yang dikristalisasi bersama, menunjukkan bahawa ia mungkin mempunyai interaksi yang lebih kuat dengan residu tapak aktif PBP2a. Walau bagaimanapun, sebatian bioaktif 6 dan 13b yang paling banyak menunjukkan skor dok yang sedikit lebih rendah (masing-masing -5.98 dan -5.63) berbanding ligan lain. Ini menunjukkan bahawa walaupun skor dok boleh digunakan untuk meramalkan afiniti pengikatan, faktor lain (contohnya, kestabilan ligan dan interaksi molekul dalam persekitaran biologi) juga memainkan peranan penting dalam menentukan aktiviti antibakteria. Terutamanya, nilai RMSD bagi semua sebatian yang disintesis adalah di bawah 2 Å, mengesahkan bahawa kedudukan doknya konsisten secara struktur dengan konformasi pengikatan ligan yang dikristalisasi bersama, seterusnya menyokong potensinya sebagai perencat PBP2a yang kuat.
Walaupun skor dok dan nilai RMS memberikan ramalan yang berharga, korelasi antara keputusan dok ini dan aktiviti antimikrob tidak selalunya jelas pada pandangan pertama. Walaupun perencatan PBP2a disokong kuat sebagai faktor utama yang mempengaruhi aktiviti antimikrob, beberapa perbezaan menunjukkan bahawa sifat biologi lain juga memainkan peranan penting. Sebatian 6 dan 13b menunjukkan aktiviti antimikrob tertinggi, dengan diameter zon perencatan 4 cm dan nilai MIC (9.7 μg/100 μL) dan MBC (78.125 μg/100 μL) terendah, walaupun skor doknya lebih rendah berbanding sebatian 7, 9, 10 dan 14. Ini menunjukkan bahawa walaupun perencatan PBP2a menyumbang kepada aktiviti antimikrob, faktor seperti keterlarutan, bioavailabiliti dan dinamik interaksi dalam persekitaran bakteria juga mempengaruhi aktiviti keseluruhan. Rajah 11 menunjukkan kedudukan doknya, menunjukkan bahawa kedua-dua sebatian, walaupun dengan skor pengikatan yang agak rendah, masih dapat berinteraksi dengan residu utama PBP2a, berpotensi menstabilkan kompleks perencatan. Ini menekankan bahawa walaupun dok molekul memberikan pandangan penting tentang perencatan PBP2a, faktor biologi lain mesti dipertimbangkan untuk memahami sepenuhnya kesan antimikrob dunia sebenar sebatian ini.
Menggunakan struktur kristal PBP2a (ID PDB: 4CJN), peta interaksi 2D dan 3D bagi sebatian paling aktif 6 dan 13b yang dilekatkan dengan protein pengikat penisilin 2a (PBP2a) Staphylococcus aureus tahan methicillin (MRSA) telah dibina. Peta-peta ini membandingkan corak interaksi sebatian ini dengan ligan quinazolinone (CCL) yang dikristalisasi bersama yang dilekatkan semula, menonjolkan interaksi utama seperti ikatan hidrogen, penyusunan π dan interaksi ionik.
Corak yang serupa diperhatikan untuk sebatian 7, yang menunjukkan skor dok yang agak tinggi (-6.32) dan diameter zon perencatan yang serupa (3.9 cm) dengan sebatian 10. Walau bagaimanapun, MIC (39.08 μg/100 μL) dan MBC (39.06 μg/100 μL) adalah jauh lebih tinggi, menunjukkan bahawa ia memerlukan kepekatan yang lebih tinggi untuk menunjukkan kesan antibakteria. Ini menunjukkan bahawa walaupun sebatian 7 menunjukkan afiniti pengikatan yang kuat dalam kajian dok, faktor seperti bioavailabiliti, pengambilan selular atau sifat fizikokimia lain mungkin mengehadkan keberkesanan biologinya. Walaupun sebatian 7 menunjukkan sifat bakteria, ia kurang berkesan dalam menghalang pertumbuhan bakteria berbanding sebatian 6 dan 13b.
Sebatian 10 menunjukkan perbezaan yang lebih dramatik dengan skor dok tertinggi (-6.40), menunjukkan afiniti pengikatan yang kuat kepada PBP2a. Walau bagaimanapun, diameter zon perencatannya (3.9 cm) adalah setanding dengan sebatian 7, dan MBCnya (312 μg/100 μL) adalah jauh lebih tinggi daripada sebatian 6, 7, dan 13b, menunjukkan aktiviti bakterisida yang lebih lemah. Ini menunjukkan bahawa walaupun ramalan dok yang baik, sebatian 10 kurang berkesan dalam membunuh MRSA disebabkan oleh faktor pengehad lain seperti keterlarutan, kestabilan, atau kebolehtelapan membran bakteria yang lemah. Keputusan ini menyokong pemahaman bahawa walaupun perencatan PBP2a memainkan peranan penting dalam aktiviti antibakteria, ia tidak menjelaskan sepenuhnya perbezaan dalam aktiviti biologi yang diperhatikan antara sebatian yang diuji. Perbezaan ini menunjukkan bahawa analisis eksperimen selanjutnya dan penilaian biologi yang mendalam diperlukan untuk menjelaskan sepenuhnya mekanisme antibakteria yang terlibat.
Keputusan dok molekul dalam Jadual 4 dan Fail Data Tambahan mengetengahkan hubungan kompleks antara skor dok dan aktiviti antimikrob. Walaupun sebatian 6 dan 13b mempunyai skor dok yang lebih rendah daripada sebatian 7, 9, 10, dan 14, ia menunjukkan aktiviti antimikrob tertinggi. Peta interaksi mereka (ditunjukkan dalam Rajah 11) menunjukkan bahawa walaupun skor pengikatan mereka lebih rendah, ia masih membentuk ikatan hidrogen yang ketara dan interaksi penyusunan π dengan residu utama PBP2a yang boleh menstabilkan kompleks enzim-perencat dengan cara yang bermanfaat secara biologi. Walaupun skor dok yang agak rendah iaitu 6 dan 13b, aktiviti antimikrob mereka yang dipertingkatkan menunjukkan bahawa sifat-sifat lain seperti keterlarutan, kestabilan, dan pengambilan selular harus dipertimbangkan bersama-sama dengan data dok semasa menilai potensi perencat. Ini mengetengahkan kepentingan menggabungkan kajian dok dengan analisis antimikrob eksperimen untuk menilai potensi terapeutik sebatian baharu dengan tepat.
Keputusan ini menunjukkan bahawa walaupun dok molekul merupakan alat yang ampuh untuk meramalkan afiniti pengikatan dan mengenal pasti mekanisme perencatan yang berpotensi, ia tidak boleh diandalkan semata-mata untuk menentukan keberkesanan antimikrob. Data molekul menunjukkan bahawa perencatan PBP2a merupakan faktor utama yang mempengaruhi aktiviti antimikrob, tetapi perubahan dalam aktiviti biologi menunjukkan bahawa sifat fizikokimia dan farmakokinetik lain mesti dioptimumkan untuk meningkatkan keberkesanan terapeutik. Kajian masa depan harus memberi tumpuan kepada pengoptimuman struktur kimia sebatian 7 dan 10 untuk meningkatkan bioavailabiliti dan pengambilan selular, memastikan interaksi dok yang kuat diterjemahkan ke dalam aktiviti antimikrob sebenar. Kajian lanjut, termasuk ujian bio tambahan dan analisis hubungan struktur-aktiviti (SAR), akan menjadi penting untuk memajukan pemahaman kita tentang bagaimana sebatian ini berfungsi sebagai perencat PBP2a dan untuk membangunkan agen antimikrob yang lebih berkesan.
Sebatian yang disintesis daripada 3-(antrasen-9-il)-2-sianoakriloyl klorida 4 mempamerkan pelbagai tahap aktiviti antimikrob, dengan beberapa sebatian menunjukkan perencatan ketara terhadap Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan metisilin. Analisis hubungan struktur-aktiviti (SAR) mendedahkan ciri-ciri struktur utama yang mendasari keberkesanan antimikrob sebatian ini.
Kehadiran kedua-dua kumpulan akrilonitril dan antrasena terbukti penting untuk meningkatkan aktiviti antimikrob. Kumpulan nitril yang sangat reaktif dalam akrilonitril adalah perlu untuk memudahkan interaksi dengan protein bakteria, sekali gus menyumbang kepada sifat antimikrob sebatian tersebut. Sebatian yang mengandungi kedua-dua akrilonitril dan antrasena secara konsisten menunjukkan kesan antimikrob yang lebih kuat. Aromatik kumpulan antrasena menstabilkan lagi sebatian ini, berpotensi meningkatkan aktiviti biologinya.
Pengenalan cincin heterosiklik meningkatkan keberkesanan antibakteria beberapa derivatif dengan ketara. Khususnya, derivatif benzotiazol 13b dan derivatif akrihidrazida 6 menunjukkan aktiviti antibakteria tertinggi dengan zon perencatan kira-kira 4 cm. Derivatif heterosiklik ini menunjukkan kesan biologi yang lebih ketara, menunjukkan bahawa struktur heterosiklik memainkan peranan penting dalam kesan antibakteria. Begitu juga, pirimidintion dalam sebatian 9, tiopirazole dalam sebatian 10, dan cincin tetrazina dalam sebatian 11 menyumbang kepada sifat antibakteria sebatian tersebut, sekali gus menonjolkan lagi kepentingan pengubahsuaian heterosiklik.
Antara sebatian yang disintesis, 6 dan 13b menonjol kerana aktiviti antibakteria yang sangat baik. Kepekatan perencatan minimum (MIC) sebatian 6 ialah 9.7 μg/100 μL, dan kepekatan bakterisida minimum (MBC) ialah 78.125 μg/100 μL, menonjolkan keupayaannya yang sangat baik untuk membersihkan Staphylococcus aureus tahan methicillin (MRSA). Begitu juga, sebatian 13b mempunyai zon perencatan 4 cm dan nilai MIC dan MBC yang rendah, mengesahkan aktiviti antibakteria yang kuat. Keputusan ini menonjolkan peranan utama kumpulan berfungsi akrilohidrazida dan benzotiazol dalam menentukan bioefikasi sebatian ini.
Sebaliknya, sebatian 7, 10, dan 14 mempamerkan aktiviti antibakteria sederhana dengan zon perencatan antara 3.65 hingga 3.9 cm. Sebatian ini memerlukan kepekatan yang lebih tinggi untuk membunuh bakteria sepenuhnya, seperti yang dicerminkan oleh nilai MIC dan MBC yang agak tinggi. Walaupun sebatian ini kurang aktif daripada sebatian 6 dan 13b, ia masih menunjukkan potensi antibakteria yang ketara, menunjukkan bahawa penggabungan bahagian akrilonitril dan antrasena ke dalam cincin heterosiklik menyumbang kepada kesan antibakterianya.
Sebatian-sebatian ini mempunyai cara tindakan yang berbeza, ada yang menunjukkan sifat bakterisida dan ada yang menunjukkan kesan bakteriostatik. Sebatian 7, 11, 13a, dan 15 adalah bakterisida dan memerlukan kepekatan yang lebih rendah untuk membunuh bakteria sepenuhnya. Sebaliknya, sebatian 6, 13b, dan 14 adalah bakteriostatik dan boleh menghalang pertumbuhan bakteria pada kepekatan yang lebih rendah, tetapi memerlukan kepekatan yang lebih tinggi untuk membunuh bakteria sepenuhnya.
Secara keseluruhannya, analisis hubungan struktur-aktiviti menekankan kepentingan memperkenalkan bahagian akrilonitril dan antrasena serta struktur heterosiklik untuk mencapai aktiviti antibakteria yang ketara. Keputusan ini menunjukkan bahawa pengoptimuman komponen struktur ini dan penerokaan pengubahsuaian selanjutnya untuk meningkatkan keterlarutan dan kebolehtelapan membran boleh membawa kepada pembangunan ubat anti-MRSA yang lebih berkesan.
Semua reagen dan pelarut telah ditulenkan dan dikeringkan menggunakan prosedur piawai (El Gomhouria, Mesir). Takat lebur ditentukan menggunakan radas takat lebur elektronik GallenKamp dan dilaporkan tanpa pembetulan. Spektrum inframerah (IR) (cm⁻1) telah direkodkan di Jabatan Kimia, Fakulti Sains, Universiti Ain Shams menggunakan pelet kalium bromida (KBr) pada spektrometer Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Amerika Syarikat).
Spektrum 1H NMR diperoleh pada 300 MHz menggunakan spektrometer GEMINI NMR (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, USA) dan spektrometer BRUKER 300 MHz NMR (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Tetrametilsilane (TMS) digunakan sebagai piawai dalaman dengan dimetil sulfoksida terdeuterasi (DMSO-d₆). Pengukuran NMR dilakukan di Fakulti Sains, Universiti Kaherah, Giza, Mesir. Analisis unsur (CHN) dilakukan menggunakan Penganalisis Unsur Perkin-Elmer 2400 dan keputusan yang diperoleh adalah sepadan dengan nilai yang dikira.
Campuran asid 3 (5 mmol) dan tionil klorida (5 ml) dipanaskan dalam mandian air pada suhu 65 °C selama 4 jam. Lebihan tionil klorida telah disingkirkan melalui penyulingan di bawah tekanan yang dikurangkan. Pepejal merah yang terhasil telah dikumpulkan dan digunakan tanpa penulenan selanjutnya. Takat lebur: 200-202 °C, hasil: 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, heteroaromatisasi). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH antrasena), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Penganalisis. Dikira untuk C18H10ClNO (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Dijumpai: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
Pada suhu 0°C, 4 (2 mmol, 0.7 g) dilarutkan dalam dioksan anhidrus (20 ml) dan hidrazina hidrat (2 mmol, 0.16 ml, 80%) ditambah setitik demi setitik dan dikacau selama 1 jam. Pepejal yang termendak dikumpulkan melalui penapisan dan dikristalisasi semula daripada etanol untuk menghasilkan sebatian 6.
Kristal hijau, takat lebur 190-192℃, hasil 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, boleh ditukar), 7.69-8.51 (m, 18H, heteroaromatik), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Nilai terkira untuk C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Dijumpai: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Larutkan 4 (2 mmol, 0.7 g) dalam 20 ml larutan dioksana anhidrus (mengandungi beberapa titis trietilamina), tambahkan fenilhidrazina/2-aminopiridina (2 mmol) dan kacau pada suhu bilik selama 1 dan 2 jam, masing-masing. Tuangkan campuran tindak balas ke dalam ais atau air dan berasidkan dengan asid hidroklorik cair. Tapis pepejal yang telah diasingkan dan kristalkan semula daripada etanol untuk mendapatkan 7 dan kristalkan semula daripada benzena untuk mendapatkan 8.
Kristal hijau, takat lebur 160-162℃, hasil 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, boleh ditukar), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatik); Nilai terkira untuk C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Dijumpai: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
4 (2 mmol, 0.7 g) dilarutkan dalam 20 ml larutan dioksana anhidrus (mengandungi beberapa titis trietilamina), 2-aminopyridina (2 mmol, 0.25 g) ditambah dan campuran dikacau pada suhu bilik selama 2 jam. Campuran tindak balas dituang ke dalam air ais dan diasidkan dengan asid hidroklorik cair. Endapan yang terbentuk ditapis dan dikristalisasi semula daripada benzena, menghasilkan kristal hijau 8 dengan takat lebur 146-148 °C dan hasil 82.5%; spektrum inframerah (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, boleh ditukar), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, heteroaromatisasi); Dikira untuk C23H15N3O (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Dijumpai: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
Sebatian 4 (2 mmol, 0.7 g) dilarutkan dalam 20 ml dioksan kering (mengandungi beberapa titis trietilamina dan 2 mmol tiourea/semikarbazida) dan dipanaskan di bawah refluks selama 2 jam. Pelarut disejatkan dalam vakum. Sisa dikristalisasi semula daripada dioksan untuk menghasilkan campuran.