nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyası məhdud CSS dəstəyinə malikdir. Ən yaxşı təcrübə üçün ən son brauzer versiyasından istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də uyğunluq rejimini söndürməyinizi) tövsiyə edirik. Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün bu saytda stillər və ya JavaScript olmayacaq.
Sinton 3-(antrasen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 sintez edilmiş və müxtəlif azot nukleofilləri ilə reaksiya yolu ilə müxtəlif yüksək aktiv heterosiklik birləşmələri sintez etmək üçün istifadə edilmişdir. Sintez edilmiş hər bir heterosiklik birləşmənin quruluşu spektroskopik və elementar analiz istifadə edilərək ətraflı təsvir edilmişdir. On üç yeni heterosiklik birləşmədən onu çoxdərmanlara davamlı bakteriyalara (MRSA) qarşı ümidverici təsir göstərmişdir. Bunların arasında 6, 7, 10, 13b və 14 birləşmələri 4 sm-ə yaxın inhibə zonaları ilə ən yüksək antibakterial aktivlik göstərmişdir. Lakin, molekulyar doklama tədqiqatları göstərmişdir ki, birləşmələr MRSA müqavimətinin əsas hədəfi olan penisilin bağlayıcı protein 2a (PBP2a) ilə fərqli bağlanma yaxınlığına malikdir. 7, 10 və 14 kimi bəzi birləşmələr, birgə kristallaşmış kinazolinon ligandla müqayisədə PBP2a-nın aktiv yerində daha yüksək bağlanma yaxınlığı və qarşılıqlı təsir stabilliyi göstərmişdir. Bunun əksinə olaraq, 6 və 13b birləşmələri daha aşağı doklama ballarına malik olsalar da, yenə də əhəmiyyətli antibakterial aktivlik nümayiş etdirdilər, 6-cı birləşmə ən aşağı MIC (9.7 μg/100 μL) və MBC (78.125 μg/100 μL) dəyərlərinə malik idi. Doklama təhlili, xüsusən də PBP2a-nın kristal strukturunda birgə kristallaşmış ligandla qarşılıqlı təsir göstərən Lys 273, Lys 316 və Arg 298 kimi qalıqlarla hidrogen rabitəsi və π-yığma da daxil olmaqla əsas qarşılıqlı təsirləri aşkar etdi. Bu qalıqlar PBP2a-nın fermentativ aktivliyi üçün vacibdir. Bu nəticələr sintez edilmiş birləşmələrin perspektivli anti-MRSA dərmanları kimi xidmət edə biləcəyini göstərir və effektiv terapevtik namizədləri müəyyən etmək üçün molekulyar doklamanın bioanalizlərlə birləşdirilməsinin vacibliyini vurğulayır.
Bu əsrin ilk bir neçə ilində tədqiqat səyləri əsasən mövcud başlanğıc materiallardan istifadə edərək antimikrob aktivliyə malik bir neçə innovativ heterosiklik sistemin sintezi üçün yeni, sadə prosedurlar və metodların hazırlanmasına yönəlmişdi.
Akrilonitril hissələri yüksək reaktiv birləşmələr olduqları üçün bir çox diqqətəlayiq heterosiklik sistemlərin sintezi üçün vacib başlanğıc materialları hesab olunurlar. Bundan əlavə, 2-siyanoakriloil xlorid törəmələri son illərdə farmakoloji tətbiqlər sahəsində həyati əhəmiyyət kəsb edən məhsulların, məsələn, dərman aralıqlarının1,2,3, HİV əleyhinə, antiviral, xərçəng əleyhinə, antibakterial, antidepresan və antioksidant maddələrin sələflərinin4,5,6,7,8,9,10 hazırlanması və sintezi üçün geniş istifadə olunur. Son zamanlar antrasenenin və onun törəmələrinin, o cümlədən onların antibiotik, xərçəng əleyhinə11,12, antibakterial13,14,15 və insektisid xüsusiyyətləri16,17 bioloji effektivliyi çox diqqət çəkib18,19,20,21. Akrilonitril və antrasene hissələrini ehtiva edən antimikrob birləşmələr Şəkil 1 və 2-də göstərilmişdir.
Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının (ÜST) məlumatına görə (2021), antimikrob müqaviməti (AMR) sağlamlıq və inkişaf üçün qlobal təhlükədir22,23,24,25. Xəstələr müalicə edilə bilmir, bu da xəstəxanada daha uzun müddət qalmalarına və daha bahalı dərmanlara ehtiyacın artmasına, eləcə də ölüm və əlilliyin artmasına səbəb olur. Effektiv antimikrobların olmaması tez-tez müxtəlif infeksiyaların, xüsusən də kimyaterapiya və böyük əməliyyatlar zamanı müalicənin uğursuzluğuna səbəb olur.
Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının 2024-cü il hesabatına görə, metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA) və E. coli prioritet patogenlər siyahısına daxildir. Hər iki bakteriya bir çox antibiotikə qarşı davamlıdır, buna görə də müalicəsi və nəzarəti çətin olan infeksiyaları təmsil edir və bu problemi həll etmək üçün yeni və effektiv antimikrob birləşmələrinin hazırlanmasına təcili ehtiyac var. Antrasen və onun törəmələri həm qram-müsbət, həm də qram-mənfi bakteriyalara təsir göstərə bilən tanınmış antimikrob maddələrdir. Bu tədqiqatın məqsədi sağlamlıq üçün təhlükəli olan bu patogenlərlə mübarizə apara bilən yeni bir törəmə sintez etməkdir.
Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatı (ÜST) bir çox bakterial patogenin, o cümlədən cəmiyyətdə və səhiyyə müəssisələrində infeksiyanın ümumi səbəbi olan metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA) da daxil olmaqla, birdən çox antibiotikə qarşı davamlı olduğunu bildirir. MRSA infeksiyası olan xəstələrdə ölüm nisbətinin dərmana həssas infeksiyaları olanlara nisbətən 64% daha yüksək olduğu bildirilir. Bundan əlavə, E. coli qlobal risk yaradır, çünki karbapenemə davamlı Enterobacteriaceae (yəni E. coli) əleyhinə son müdafiə xətti kolistindir, lakin son zamanlar bir neçə ölkədə kolistinə davamlı bakteriyalar qeydə alınıb. 22,23,24,25
Buna görə də, Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının Antimikrob Müqaviməti üzrə Qlobal Fəaliyyət Planına26 əsasən, yeni antimikrobların kəşfi və sintezi üçün təcili ehtiyac var. Antrasen və akrilonitril-in antibakterial27, göbələk əleyhinə28, xərçəng əleyhinə29 və antioksidant30 kimi böyük potensialı çoxsaylı dərc olunmuş məqalələrdə vurğulanmışdır. Bu baxımdan, bu törəmələrin metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA)-ya qarşı istifadə üçün yaxşı namizədlər olduğunu demək olar.
Əvvəlki ədəbiyyat icmalları bizi bu siniflərdə yeni törəmələri sintez etməyə sövq etdi. Buna görə də, bu tədqiqatın məqsədi antrasen və akrilonitril hissələrini ehtiva edən yeni heterosiklik sistemlər yaratmaq, onların antimikrob və antibakterial təsirini qiymətləndirmək və molekulyar doklama yolu ilə penisilin bağlayıcı protein 2a (PBP2a) ilə potensial bağlanma qarşılıqlı təsirlərini araşdırmaq idi. Əvvəlki tədqiqatlara əsaslanaraq, bu tədqiqat güclü PBP2a inhibitor aktivliyinə malik perspektivli antimetisiline davamlı Staphylococcus aureus (MRSA) agentlərini müəyyən etmək üçün heterosiklik sistemlərin sintezini, bioloji qiymətləndirilməsini və hesablama təhlilini davam etdirdi31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Hazırkı tədqiqatımız antrasen və akrilonitril hissələrini ehtiva edən yeni heterosiklik birləşmələrin sintezi və antimikrob qiymətləndirməsinə yönəlmişdir. 3-(antrasen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 hazırlanmış və yeni heterosiklik sistemlərin qurulması üçün tikinti bloku kimi istifadə edilmişdir.
4-cü birləşmənin quruluşu spektral məlumatlardan istifadə etməklə müəyyən edilmişdir. 1H-NMR spektri 9.26 ppm-də CH=-nin, İQ spektri 1737 sm−1-də karbonil qrupunun və 2224 sm−1-də siyano qrupunun mövcudluğunu göstərdi və 13CNMR spektri də təklif olunan quruluşu təsdiqlədi (Təcrübə bölməsinə baxın).
3-(antrasen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4-ün sintezi, aromatik qruplar 250, 41, 42, 53-ün etanol natrium hidroksid məhlulu (10%) ilə hidrolizi yolu ilə 354, 45, 56 turşuları əmələ gətirməklə həyata keçirilmiş və daha sonra Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, yüksək məhsuldarlıqla (88,5%) akriloil xlorid törəməsi 4 əldə etmək üçün su hamamında tionil xloridlə işlənmişdir.
Gözlənilən antibakterial effektivliyə malik yeni heterosiklik birləşmələr yaratmaq üçün asil xlorid 4-ün müxtəlif dinukleofillərlə reaksiyası aparılmışdır.
Turşu xlorid 4 bir saat ərzində 0°-də hidrazin hidratla işləndi. Təəssüf ki, pirazolon 5 əldə edilmədi. Məhsul spektral məlumatlarla strukturu təsdiqlənmiş akrilamid törəməsi idi. Onun İQ spektri 1720 sm−1-də C=O, 2228 sm−1-də C≡N və 3424 sm−1-də NH4 udma zolaqlarını göstərdi. 1H-NMR spektri 9,3 ppm-də olefin protonlarının və NH4 protonlarının mübadilə tək siqnalını göstərdi (Təcrübə Bölməsinə baxın).
İki mol turşu xlorid 4 bir mol fenilhidrazin ilə reaksiyaya girərək yaxşı məhsuldarlıq (77%) ilə N-fenilakriloilhidrazin törəməsi 7 əldə edildi (Şəkil 5). 7-nin quruluşu infraqırmızı spektroskopiya məlumatları ilə təsdiqləndi, bu məlumatlar 1691 və 1671 sm−1-də iki C=O qrupunun udulmasını, 2222 sm−1-də CN qrupunun udulmasını və 3245 sm−1-də NH qrupunun udulmasını göstərdi və onun 1H-NMR spektri 9.15 və 8.81 ppm-də CH qrupunu və 10.88 ppm-də NH protonunu göstərdi (Təcrübə bölməsinə baxın).
Bu tədqiqatda asil xlorid 4-ün 1,3-dinukleofillərlə reaksiyası araşdırılmışdır. Asil xlorid 4-ün 1,4-dioksanda 2-aminopiridinlə otaq temperaturunda TEA əsas kimi istifadə edilməsi akrilamid törəməsi 8-i əldə etmişdir (Şəkil 5), onun strukturu spektral məlumatlardan istifadə etməklə müəyyən edilmişdir. İQ spektrləri 2222 sm−1-də siyano, 3148 sm−1-də NH4 və 1665 sm−1-də karbonil udma zolaqlarını göstərmişdir; 1H NMR spektrləri 9,14 ppm-də olefin protonlarının mövcudluğunu təsdiqləmişdir (Təcrübə Bölməsinə baxın).
4-cü birləşmə tiokarbazidlə reaksiyaya girərək pirimidintion 9 əmələ gətirir; 4-cü birləşmə isə tiokarbazidlə reaksiyaya girərək tiopirazol törəməsi 10 əmələ gətirir (Şəkil 5). 9 və 10 birləşmələrinin strukturları spektral və elementar analizlə təsdiqlənmişdir (Təcrübə bölməsinə baxın).
Tetrazin-3-tiol 11, 4 birləşməsinin tiokarbazidlə 1,4-dinukleofil kimi reaksiyası ilə hazırlanmışdır (Şəkil 5) və onun quruluşu spektroskopiya və elementar analizlə təsdiqlənmişdir. İnfraqırmızı spektrdə C=N rabitəsi 1619 sm−1-də meydana gəlmişdir. Eyni zamanda, onun 1H-NMR spektri aromatik protonların çoxplitəli siqnallarını 7,78–8,66 ppm-də və SH protonlarını 3,31 ppm-də saxlamışdır (Təcrübə Bölməsinə baxın).
Akriloil xlorid 4, 1,2-diaminobenzol, 2-aminotiofenol, antranil turşusu, 1,2-diaminoetan və etanolamin ilə 1,4-dinukleofillər kimi reaksiyaya girərək yeni heterosiklik sistemlər əmələ gətirir (13–16).
Bu yeni sintez edilmiş birləşmələrin strukturları spektral və elementar analizlə təsdiqləndi (Təcrübə bölməsinə baxın). 2-Hidroksifenilakrilamid törəməsi 17 dinukleofil kimi 2-aminofenol ilə reaksiya yolu ilə əldə edildi (Şəkil 6) və onun strukturu spektral və elementar analizlə təsdiqləndi. 17 birləşməsinin infraqırmızı spektri göstərdi ki, C=O və C≡N siqnalları müvafiq olaraq 1681 və 2226 sm−1-də görünür. Bu arada, onun 1H-NMR spektri olefin protonunun tək siqnalını 9,19 ppm-də, OH protonu isə 9,82 ppm-də saxladı (Təcrübə bölməsinə baxın).
Otaq temperaturunda dioksanda həlledici və TEA katalizator kimi bir nukleofil (məsələn, etilamin, 4-toluidin və 4-metoksianilin) ​​ilə turşu xloridinin otaq temperaturunda reaksiyası yaşıl kristal akrilamid törəmələri 18, 19a və 19b yaratdı. 18, 19a və 19b birləşmələrinin elementar və spektral məlumatları bu törəmələrin strukturlarını təsdiqlədi (Təcrübə Bölməsinə baxın) (Şəkil 7).
Müxtəlif sintetik birləşmələrin antimikrob aktivliyi yoxlanıldıqdan sonra, Cədvəl 1 və Şəkil 8-də göstərildiyi kimi fərqli nəticələr əldə edildi (şəkil faylına baxın). Test edilmiş bütün birləşmələr Qram-müsbət bakteriya MRSA-ya qarşı müxtəlif inhibisiya dərəcələri göstərdi, Qram-mənfi bakteriya Escherichia coli isə bütün birləşmələrə qarşı tam müqavimət göstərdi. Test edilmiş birləşmələri MRSA-ya qarşı inhibisiya zonasının diametrinə əsasən üç kateqoriyaya bölmək olar. Birinci kateqoriya ən aktiv idi və beş birləşmədən (6, 7, 10, 13b və 14) ibarət idi. Bu birləşmələrin inhibisiya zonasının diametri 4 sm-ə yaxın idi; bu kateqoriyadakı ən aktiv birləşmələr 6 və 13b birləşmələri idi. İkinci kateqoriya orta dərəcədə aktiv idi və daha beş birləşmədən (11, 13a, 15, 18 və 19a) ibarət idi. Bu birləşmələrin inhibisiya zonası 3,3 ilə 3,65 sm arasında dəyişdi, 11-ci birləşmə isə ən böyük inhibisiya zonasını 3,65 ± 0,1 sm göstərirdi. Digər tərəfdən, sonuncu qrup ən aşağı antimikrob aktivliyə (3 sm-dən az) malik üç birləşmədən (8, 17 və 19b) ibarət idi. Şəkil 9 müxtəlif inhibə zonalarının paylanmasını göstərir.
Test edilmiş birləşmələrin antimikrob aktivliyinin daha da araşdırılması hər bir birləşmə üçün MIC və MBC-nin təyin edilməsini əhatə etmişdir. Nəticələr bir qədər dəyişmişdir (Cədvəl 2, 3 və Şəkil 10-da göstərildiyi kimi (şəkil faylına baxın)), 7, 11, 13a və 15 birləşmələri ən yaxşı birləşmələr kimi yenidən təsnif edilmişdir. Onların ən aşağı MIC və MBC dəyərləri eyni idi (39.06 μq/100 μL). 7 və 8 birləşmələrinin MIC dəyərləri daha aşağı olsa da (9.7 μq/100 μL), onların MBC dəyərləri daha yüksək idi (78.125 μq/100 μL). Buna görə də, onlar əvvəllər qeyd olunan birləşmələrdən daha zəif hesab edilmişdir. Lakin, bu altı birləşmə sınaqdan keçirilmiş birləşmələr arasında ən təsirli idi, çünki onların MBC dəyərləri 100 μq/100 μL-dən aşağı idi.
Birləşmələr (10, 14, 18 və 19b) digər sınaqdan keçirilmiş birləşmələrlə müqayisədə daha az aktiv idi, çünki onların MBC dəyərləri 156 ilə 312 μq/100 μL arasında dəyişirdi. Digər tərəfdən, birləşmələr (8, 17 və 19a) ən az ümidverici idi, çünki onlar ən yüksək MBC dəyərlərinə malik idilər (müvafiq olaraq 625, 625 və 1250 μq/100 μL).
Nəhayət, Cədvəl 3-də göstərilən tolerantlıq səviyyələrinə görə, sınaqdan keçirilmiş birləşmələr təsir mexanizminə görə iki kateqoriyaya bölünə bilər: bakterisid təsirə malik birləşmələr (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) və antibakterial təsirə malik birləşmələr (6, 13b, 14, 17, 19a). Bunların arasında çox aşağı konsentrasiyada (39.06 μq/100 μL) öldürücü aktivlik göstərən 7, 11, 13a və 15 birləşmələrinə üstünlük verilir.
Test edilmiş on üç birləşmədən onu antibiotiklərə davamlı metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA) əleyhinə potensial göstərmişdir. Buna görə də, daha çox antibiotiklərə davamlı patogenlər (xüsusən də patogen Qram-müsbət və Qram-mənfi bakteriyaları əhatə edən lokal izolatlar) və patogen mayalarla əlavə müayinə, eləcə də hər bir birləşmənin təhlükəsizliyini qiymətləndirmək üçün sitotoksik testlərin aparılması tövsiyə olunur.
Metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA)-da penisilin bağlayıcı protein 2a (PBP2a) inhibitorları kimi sintez olunmuş birləşmələrin potensialını qiymətləndirmək üçün molekulyar doklama tədqiqatları aparılmışdır. PBP2a bakteriya hüceyrə divarının biosintezində iştirak edən əsas fermentdir və bu fermentin inhibə edilməsi hüceyrə divarının əmələ gəlməsinə mane olur və nəticədə bakteriyaların lizisinə və hüceyrə ölümünə səbəb olur1. Doklama nəticələri Cədvəl 4-də verilmiş və əlavə məlumat faylında daha ətraflı təsvir edilmişdir və nəticələr göstərir ki, bir neçə birləşmə, xüsusən də Lys 273, Lys 316 və Arg 298 kimi əsas aktiv sahə qalıqları PBP2a üçün güclü bağlanma affinliyi nümayiş etdirmişdir. Hidrogen rabitəsi və π-yığma da daxil olmaqla qarşılıqlı təsirlər birgə kristallaşmış kinazolinon liqandının (CCL) qarşılıqlı təsirlərinə çox oxşar idi ki, bu da bu birləşmələrin güclü inhibitorlar kimi potensialını göstərir.
Molekulyar doklama məlumatları, digər hesablama parametrləri ilə birlikdə, PBP2a inhibisyonunun bu birləşmələrin müşahidə olunan antibakterial aktivliyindən məsul olan əsas mexanizm olduğunu güclü şəkildə irəli sürdü. Doklama balları və orta kvadrat sapma (RMSD) dəyərləri bağlanma yaxınlığını və sabitliyini daha da ortaya qoydu və bu hipotezi dəstəklədi. Cədvəl 4-də göstərildiyi kimi, bir neçə birləşmə yaxşı bağlanma yaxınlığı göstərsə də, bəzi birləşmələr (məsələn, 7, 9, 10 və 14) birgə kristallaşmış liganddan daha yüksək doklama ballarına malik idi ki, bu da onların PBP2a-nın aktiv sahə qalıqları ilə daha güclü qarşılıqlı təsirlərə malik ola biləcəyini göstərir. Bununla belə, ən çox bioaktiv birləşmələr 6 və 13b digər ligandlarla müqayisədə bir qədər aşağı doklama balları (müvafiq olaraq -5.98 və -5.63) göstərdi. Bu, doklama ballarının bağlanma yaxınlığını proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilsə də, digər amillərin (məsələn, ligand sabitliyi və bioloji mühitdə molekulyar qarşılıqlı təsirlər) da antibakterial aktivliyin müəyyən edilməsində əsas rol oynadığını göstərir. Xüsusilə, bütün sintez olunmuş birləşmələrin RMSD dəyərləri 2 Å-dən aşağı idi ki, bu da onların birləşmə pozalarının birgə kristallaşmış ligandın bağlanma konformasiyası ilə struktur olaraq uyğun olduğunu təsdiqləyir və bu da onların güclü PBP2a inhibitorları kimi potensialını daha da dəstəkləyir.
Dok balları və RMS dəyərləri dəyərli proqnozlar versə də, bu dok nəticələri ilə antimikrob aktivliyi arasındakı korrelyasiya ilk baxışdan həmişə aydın olmur. PBP2a inhibisyonu antimikrob aktivliyə təsir edən əsas amil kimi güclü şəkildə dəstəklənsə də, bir neçə fərq digər bioloji xüsusiyyətlərin də mühüm rol oynadığını göstərir. 6 və 13b birləşmələri, 7, 9, 10 və 14 birləşmələri ilə müqayisədə daha aşağı dok ballarına baxmayaraq, həm inhibisiya zonasının diametri 4 sm, həm də ən aşağı MIC (9,7 μg/100 μL) və MBC (78,125 μg/100 μL) dəyərləri ilə ən yüksək antimikrob aktivliyi göstərdi. Bu, PBP2a inhibisyonunun antimikrob aktivliyə töhfə verdiyini, lakin bakteriya mühitində həllolma, biomənimsənilmə və qarşılıqlı təsir dinamikası kimi amillərin də ümumi aktivliyə təsir etdiyini göstərir. Şəkil 11 onların dok pozalarını göstərir ki, bu da hər iki birləşmənin, nisbətən aşağı bağlanma balları ilə belə, hələ də PBP2a-nın əsas qalıqları ilə qarşılıqlı təsir göstərə bildiyini və potensial olaraq inhibisiya kompleksini sabitləşdirdiyini göstərir. Bu, molekulyar doklamanın PBP2a inhibisyonu haqqında vacib məlumatlar versə də, bu birləşmələrin real dünyada antimikrob təsirlərini tam başa düşmək üçün digər bioloji amillərin də nəzərə alınmalı olduğunu vurğulayır.
PBP2a-nın kristal quruluşundan (PDB ID: 4CJN) istifadə edərək, metisillinə davamlı Staphylococcus aureus-un (MRSA) penisilin bağlayıcı zülalı 2a (PBP2a) ilə birləşdirilmiş ən aktiv birləşmələri 6 və 13b-nin 2D və 3D qarşılıqlı təsir xəritələri qurulmuşdur. Bu xəritələr bu birləşmələrin qarşılıqlı təsir nümunələrini yenidən birləşdirilmiş birgə kristallaşmış kinazolinon ligand (CCL) ilə müqayisə edir və hidrogen rabitəsi, π-yığma və ion qarşılıqlı təsirləri kimi əsas qarşılıqlı təsirləri vurğulayır.
Oxşar bir model 7-ci birləşmə üçün müşahidə edildi və nisbətən yüksək birləşmə balı (-6.32) və 10-cu birləşmə ilə oxşar inhibə zonası diametri (3.9 sm) göstərdi. Lakin, onun MIC (39.08 μq/100 μL) və MBC (39.06 μq/100 μL) əhəmiyyətli dərəcədə yüksək idi ki, bu da antibakterial təsir göstərmək üçün daha yüksək konsentrasiyalara ehtiyac olduğunu göstərir. Bu, 7-ci birləşmənin birləşmə tədqiqatlarında güclü bağlanma affinliyi göstərməsinə baxmayaraq, biomənimsənilmə, hüceyrə udulması və ya digər fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri kimi amillər onun bioloji effektivliyini məhdudlaşdıra biləcəyini göstərir. 7-ci birləşmə bakterisid xüsusiyyətləri göstərsə də, 6 və 13b birləşmələri ilə müqayisədə bakteriyaların böyüməsini inhibə etməkdə daha az təsirli idi.
10-cu birləşmə, ən yüksək doklama balı (-6.40) ilə daha kəskin fərq göstərdi ki, bu da PBP2a-ya güclü bağlanma yaxınlığını göstərir. Lakin, onun inhibə zonasının diametri (3.9 sm) 7-ci birləşmə ilə müqayisə edilə bilən idi və MBC (312 μg/100 μL) 6, 7 və 13b birləşmələrindən xeyli yüksək idi ki, bu da daha zəif bakterisid aktivliyini göstərir. Bu, yaxşı doklama proqnozlarına baxmayaraq, 10-cu birləşmənin həllolma, stabillik və ya bakteriya membranının zəif keçiriciliyi kimi digər məhdudlaşdırıcı amillərə görə MRSA-nı öldürməkdə daha az təsirli olduğunu göstərir. Bu nəticələr, PBP2a inhibisiyasının antibakterial aktivlikdə əsas rol oynasa da, sınaqdan keçirilmiş birləşmələr arasında müşahidə edilən bioloji aktivlikdəki fərqləri tam izah etmədiyini anlamağı dəstəkləyir. Bu fərqlər, iştirak edən antibakterial mexanizmləri tam aydınlaşdırmaq üçün əlavə eksperimental təhlillərə və dərin bioloji qiymətləndirmələrə ehtiyac olduğunu göstərir.
Cədvəl 4-də və Əlavə Məlumat Faylında göstərilən molekulyar dok nəticələri dok balları ilə antimikrob aktivliyi arasındakı mürəkkəb əlaqəni vurğulayır. 6 və 13b birləşmələri 7, 9, 10 və 14 birləşmələrinə nisbətən daha aşağı dok ballarına malik olsalar da, ən yüksək antimikrob aktivliyi nümayiş etdirirlər. Onların qarşılıqlı təsir xəritələri (Şəkil 11-də göstərilmişdir) göstərir ki, daha aşağı bağlanma ballarına baxmayaraq, onlar hələ də əhəmiyyətli hidrogen rabitələri və PBP2a-nın əsas qalıqları ilə π-yığma qarşılıqlı təsirləri əmələ gətirirlər ki, bu da ferment-inhibitor kompleksini bioloji cəhətdən faydalı şəkildə sabitləşdirə bilər. 6 və 13b-nin nisbətən aşağı dok ballarına baxmayaraq, onların artan antimikrob aktivliyi, inhibitor potensialını qiymətləndirərkən dok məlumatları ilə birlikdə həllolma, stabillik və hüceyrə tərəfindən mənimsənilmə kimi digər xüsusiyyətlərin nəzərə alınmalı olduğunu göstərir. Bu, yeni birləşmələrin terapevtik potensialını dəqiq qiymətləndirmək üçün dok tədqiqatlarının eksperimental antimikrob təhlili ilə birləşdirilməsinin vacibliyini vurğulayır.
Bu nəticələr, molekulyar doklamanın bağlanma yaxınlığını proqnozlaşdırmaq və potensial inhibisyon mexanizmlərini müəyyən etmək üçün güclü bir vasitə olduğunu vurğulayır, lakin antimikrob effektivliyini təyin etmək üçün təkcə ona etibar edilməməlidir. Molekulyar məlumatlar PBP2a inhibisyonunun antimikrob aktivliyinə təsir edən əsas amil olduğunu göstərir, lakin bioloji aktivlikdəki dəyişikliklər terapevtik effektivliyi artırmaq üçün digər fiziki-kimyəvi və farmakokinetik xüsusiyyətlərin optimallaşdırılmalı olduğunu göstərir. Gələcək tədqiqatlar biomənimsənilməni və hüceyrə udulmasını yaxşılaşdırmaq üçün 7 və 10 birləşmələrinin kimyəvi strukturunu optimallaşdırmağa yönəlməlidir və güclü doklama qarşılıqlı təsirlərinin faktiki antimikrob aktivliyinə çevrilməsini təmin etməlidir. Əlavə bioanalizlər və struktur-aktivlik əlaqəsi (SAR) təhlili daxil olmaqla, əlavə tədqiqatlar, bu birləşmələrin PBP2a inhibitorları kimi necə fəaliyyət göstərdiyini daha yaxşı başa düşməyimiz və daha təsirli antimikrob agentləri inkişaf etdirməyimiz üçün çox vacib olacaqdır.
3-(antrazen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4-dən sintez edilmiş birləşmələr müxtəlif dərəcələrdə antimikrob aktivliyi nümayiş etdirmiş, bir neçə birləşmə isə metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA)-nın əhəmiyyətli dərəcədə inhibisiyasını nümayiş etdirmişdir. Struktur-aktivlik əlaqəsi (SAR) təhlili bu birləşmələrin antimikrob effektivliyinin əsasını təşkil edən əsas struktur xüsusiyyətləri aşkar etmişdir.
Həm akrilonitril, həm də antrasen qruplarının mövcudluğu antimikrob aktivliyini artırmaq üçün çox vacib olduğunu sübut etdi. Akrilonitrildəki yüksək reaktiv nitril qrupu bakterial zülallarla qarşılıqlı təsirləri asanlaşdırmaq və bununla da birləşmənin antimikrob xüsusiyyətlərinə töhfə vermək üçün vacibdir. Həm akrilonitril, həm də antrasen ehtiva edən birləşmələr ardıcıl olaraq daha güclü antimikrob təsirlər nümayiş etdirir. Antrasen qrupunun aromatikliyi bu birləşmələri daha da sabitləşdirdi və potensial olaraq onların bioloji aktivliyini artırdı.
Heterotsiklik halqaların tətbiqi bir neçə törəmənin antibakterial effektivliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırdı. Xüsusilə, benzotiazol törəməsi 13b və akrilhidrazid törəməsi 6 təxminən 4 sm-1 inhibə zonası ilə ən yüksək antibakterial aktivlik göstərdi. Bu heterosiklik törəmələr daha əhəmiyyətli bioloji təsirlər göstərdi ki, bu da heterosiklik strukturun antibakterial təsirlərdə əsas rol oynadığını göstərir. Eynilə, 9-cu birləşmədə pirimidinetiyon, 10-cu birləşmədə tiopirazol və 11-ci birləşmədə tetrazin halqası birləşmələrin antibakterial xüsusiyyətlərinə töhfə verdi və heterosiklik modifikasiyanın əhəmiyyətini daha da vurğuladı.
Sintez edilmiş birləşmələr arasında 6 və 13b əla antibakterial aktivlikləri ilə seçilirdi. 6 birləşməsinin minimum inhibitor konsentrasiyası (MİK) 9,7 μq/100 μL, minimum bakterisid konsentrasiyası (MBC) isə 78,125 μq/100 μL idi ki, bu da onun metisillinə davamlı Staphylococcus aureus (MRSA)-nı təmizləmək üçün əla qabiliyyətini vurğulayır. Eynilə, 13b birləşməsinin inhibə zonası 4 sm və aşağı MİK və MİK dəyərləri var idi ki, bu da onun güclü antibakterial aktivliyini təsdiqləyir. Bu nəticələr akrilohidrazid və benzotiazol funksional qruplarının bu birləşmələrin bioeffektivliyinin müəyyən edilməsindəki əsas rolunu vurğulayır.
Bunun əksinə olaraq, 7, 10 və 14 birləşmələri 3,65 ilə 3,9 sm arasında dəyişən inhibə zonaları ilə orta antibakterial aktivlik nümayiş etdirdi. Bu birləşmələr bakteriyaları tamamilə öldürmək üçün daha yüksək konsentrasiyalar tələb edirdi ki, bu da onların nisbətən yüksək MIC və MBC dəyərləri ilə əks olunur. Bu birləşmələr 6 və 13b birləşmələrindən daha az aktiv olsalar da, yenə də əhəmiyyətli antibakterial potensial göstərdilər ki, bu da akrilonitril və antrasen hissələrinin heterosiklik halqaya daxil edilməsinin onların antibakterial təsirinə töhfə verdiyini göstərir.
Bu birləşmələr müxtəlif təsir mexanizmlərinə malikdir, bəziləri bakterisid xüsusiyyətləri, digərləri isə bakteriostatik təsir göstərir. 7, 11, 13a və 15 birləşmələri bakterisiddir və bakteriyaları tamamilə öldürmək üçün daha aşağı konsentrasiyalar tələb edir. Bunun əksinə olaraq, 6, 13b və 14 birləşmələri bakteriostatikdir və daha aşağı konsentrasiyalarda bakteriyaların böyüməsini maneə törədə bilər, lakin bakteriyaları tamamilə öldürmək üçün daha yüksək konsentrasiyalar tələb edir.
Ümumilikdə, struktur-aktivlik əlaqəsinin təhlili əhəmiyyətli antibakterial aktivliyə nail olmaq üçün akrilonitril və antrasen hissələrinin və heterosiklik strukturların tətbiqinin vacibliyini vurğulayır. Bu nəticələr göstərir ki, bu struktur komponentlərin optimallaşdırılması və həllolma qabiliyyətini və membran keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq üçün əlavə modifikasiyaların araşdırılması daha effektiv MRSA əleyhinə dərmanların hazırlanmasına gətirib çıxara bilər.
Bütün reagentlər və həlledicilər standart prosedurlardan istifadə etməklə təmizlənib quruduldu (El Gomhouria, Misir). Ərimə nöqtələri GallenKamp elektron ərimə nöqtəsi aparatı istifadə edilərək təyin edildi və düzəliş edilmədən bildirildi. İnfraqırmızı (İQ) spektrləri (sm⁻1) Ayn Şəms Universitetinin Kimya kafedrasında Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR spektrometrində (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ABŞ) kalium bromid (KBr) qranullarından istifadə edilərək qeyd edildi.
1H NMR spektrləri 300 MHz-də GEMINI NMR spektrometri (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, ABŞ) və BRUKER 300 MHz NMR spektrometri (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.) istifadə edilərək əldə edilmişdir. Tetrametilsilan (TMS) deuterləşdirilmiş dimetil sulfoksid (DMSO-d₆) ilə daxili standart kimi istifadə edilmişdir. NMR ölçmələri Misirin Giza şəhərindəki Qahirə Universitetinin Elm Fakültəsində aparılmışdır. Elementar analiz (CHN) Perkin-Elmer 2400 Elemental Analizatoru istifadə edilərək aparılmışdır və əldə edilən nəticələr hesablanmış dəyərlərlə yaxşı uyğunluq təşkil edir.
Turşu 3 (5 mmol) və tionil xlorid (5 ml) qarışığı 65 °C-də su hamamında 4 saat qızdırıldı. Artıq tionil xlorid azaldılmış təzyiq altında distillə yolu ilə təmizləndi. Nəticədə qırmızı bərk maddə toplandı və əlavə təmizlənmədən istifadə edildi. Ərimə nöqtəsi: 200-202 °C, məhsuldarlıq: 88,5%. IR (KBr, ν, sm−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, heteroaromatizasiya). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH4antrassen), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Analitik. C18H10ClNO3 (291.73) üçün hesablanıb: C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Tapıldı: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
0°C-də 4 (2 mmol, 0.7 q) susuz dioksanda (20 ml) həll edildi və hidrazin hidrat (2 mmol, 0.16 ml, 80%) damcı şəklində əlavə edilərək 1 saat qarışdırıldı. Çökmüş bərk maddə filtrasiya yolu ilə toplandı və 6 birləşməsini əldə etmək üçün etanoldan yenidən kristallaşdırıldı.
Yaşıl kristallar, ərimə nöqtəsi 190-192℃, çıxım 69.36%; IR (KBr) ν=3424 (NH4), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) sm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9.3 (br s, H, NH4, dəyişdirilə bilən), 7.69-8.51 (m, 18H, heteroaromatik), 9.16 (s, 1H, CH4=), 8.54 (s, 1H, CH4=); C33H21N3O (475.53) üçün hesablanmış dəyər: C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Tapıldı: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
4 ədəd (2 mmol, 0,7 q) 20 ml susuz dioksan məhlulunda (bir neçə damcı trietilamin tərkibli) həll edin, fenilhidrazin/2-aminopiridin (2 mmol) əlavə edin və otaq temperaturunda müvafiq olaraq 1 və 2 saat qarışdırın. Reaksiya qarışığını buza və ya suya tökün və durulaşdırılmış xlorid turşusu ilə turşulaşdırın. Ayrılmış bərk maddəni süzün və etanoldan 7, benzoldan isə 8 əldə etmək üçün yenidən kristallaşdırın.
Yaşıl kristallar, ərimə nöqtəsi 160-162℃, məhsuldarlığı 77%; IR (KBr, ν, sm−1): 3245 (NH4), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) sm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH4, dəyişdirilə bilən), 9.15 (s, 1H, CH4=), 8.81 (s, 1H, CH4=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatik); C42H26N4O2 (618.68) üçün hesablanmış dəyər: C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Tapıldı: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
4 (2 mmol, 0.7 q) 20 ml susuz dioksan məhlulunda (bir neçə damcı trietilamin tərkibli) həll edildi, 2-aminopiridin (2 mmol, 0.25 q) əlavə edildi və qarışıq otaq temperaturunda 2 saat qarışdırıldı. Reaksiya qarışığı buzlu suya töküldü və seyreltilmiş xlorid turşusu ilə turşulaşdırıldı. Əmələ gələn çöküntü süzüldü və benzoldan yenidən kristallaşdırıldı, ərimə nöqtəsi 146-148 °C və məhsuldarlığı 82.5% olan yaşıl 8 kristalları əmələ gətirdi; infraqırmızı spektr (KBr) ν: 3148 (NH4), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) sm−1. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8.78 (s, H, NH, dəyişdirilə bilən), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, heteroaromatizasiya); C23H15N3O (348.38) üçün hesablanmışdır: C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Tapıldı: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
4-cü birləşmə (2 mmol, 0,7 q) 20 ml quru dioksanda (bir neçə damcı trietilamin və 2 mmol tiokurea/semikarbazid tərkibli) həll edildi və 2 saat ərzində reflüks altında qızdırıldı. Həlledici vakuumda buxarlandı. Qalıq qarışıq əldə etmək üçün dioksandan yenidən kristallaşdırıldı.