Þakka þér fyrir að heimsækja nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS-stuðning. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir nýjustu útgáfuna af vafranum (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Til að tryggja áframhaldandi stuðning mun þessi síða ekki innihalda stíla eða JavaScript.
Syntónið 3-(antrasen-9-ýl)-2-sýanóakrýlklóríð 4 var myndað og notað til að mynda fjölbreytt mjög virk heterósýklísk efnasambönd með efnahvörfum þess við ýmsa köfnunarefniskjarnfíla. Uppbygging hvers myndaðs heterósýklísks efnasambands var vandlega greind með litrófsgreiningu og frumefnagreiningu. Tíu af þrettán nýju heterósýklísku efnasamböndunum sýndu hvetjandi virkni gegn fjölónæmum bakteríum (MRSA). Meðal þeirra sýndu efnasamböndin 6, 7, 10, 13b og 14 mestu bakteríudrepandi virkni með hömlunarsvæðum nálægt 4 cm. Hins vegar leiddu sameindatengingarrannsóknir í ljós að efnasamböndin höfðu mismunandi bindingarhæfni við penisillínbindandi prótein 2a (PBP2a), sem er lykilmarkmið fyrir MRSA-ónæmi. Sum efnasambönd eins og 7, 10 og 14 sýndu meiri bindingarhæfni og víxlverkunarstöðugleika á virka staðnum PBP2a samanborið við samkristallaðan kínasólínónlígand. Aftur á móti höfðu efnasamböndin 6 og 13b lægri tengikvíarstig en sýndu samt sem áður verulega bakteríudrepandi virkni, þar sem efnasamband 6 hafði lægstu MIC (9,7 μg/100 μL) og MBC (78,125 μg/100 μL) gildi. Tengikvíðargreining leiddi í ljós lykilvíxlverkanir, þar á meðal vetnistengi og π-staflan, sérstaklega með leifum eins og Lys 273, Lys 316 og Arg 298, sem reyndust hafa samskipti við samkristallaða bindilinn í kristalbyggingu PBP2a. Þessar leifar eru nauðsynlegar fyrir ensímvirkni PBP2a. Þessar niðurstöður benda til þess að mynduðu efnasamböndin geti þjónað sem efnileg lyf gegn MRSA, sem undirstrikar mikilvægi þess að sameina sameindatengingu við lífprófanir til að bera kennsl á árangursríkar meðferðarframbjóðendur.
Á fyrstu árum þessarar aldar beindust rannsóknir aðallega að því að þróa nýjar, einfaldar aðferðir og aðferðir til að mynda nokkur nýstárleg heteróhringlaga kerfi með örverueyðandi virkni með því að nota auðfáanleg upphafsefni.
Akrýlónítríl einingar eru taldar mikilvæg upphafsefni fyrir myndun margra merkilegra heteróhringlaga kerfa þar sem þær eru mjög hvarfgjörn efnasambönd. Þar að auki hafa afleiður af 2-sýanóakrýlóýlklóríði verið mikið notaðar á undanförnum árum til þróunar og myndunar á afurðum sem eru afar mikilvægar á sviði lyfjafræðilegra nota, svo sem lyfjamilliefna1,2,3, forvera HIV-hemjandi, veirueyðandi, krabbameinshemjandi, bakteríudrepandi, þunglyndislyfja og andoxunarefna4,5,6,7,8,9,10. Nýlega hefur líffræðileg virkni antrasens og afleiða þess, þar á meðal sýklalyfja-, krabbameinshemjandi11,12, bakteríudrepandi13,14,15 og skordýraeiturseiginleikar16,17, vakið mikla athygli18,19,20,21. Örverueyðandi efnasamböndin sem innihalda akrýlónítríl og antrasenseiningar eru sýnd á myndum 1 og 2.
Samkvæmt Alþjóðaheilbrigðismálastofnuninni (WHO) (2021) er sýklalyfjaónæmi (AMR) alþjóðleg ógn við heilsu og þróun22,23,24,25. Ekki er hægt að lækna sjúklinga, sem leiðir til lengri sjúkrahúslegu og þörf fyrir dýrari lyf, sem og aukinnar dánartíðni og örorku. Skortur á virkum sýklalyfjum leiðir oft til þess að meðferð mistekst við ýmsum sýkingum, sérstaklega við krabbameinslyfjameðferð og stórar skurðaðgerðir.
Samkvæmt skýrslu Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar frá árinu 2024 eru methicillin-ónæmir Staphylococcus aureus (MRSA) og E. coli á lista yfir forgangs sýkla. Báðar bakteríurnar eru ónæmar fyrir mörgum sýklalyfjum, þannig að þær eru sýkingar sem erfitt er að meðhöndla og stjórna, og brýn þörf er á að þróa ný og áhrifarík örverueyðandi efnasambönd til að takast á við þetta vandamál. Antrasen og afleiður þess eru vel þekkt örverueyðandi efni sem geta virkað á bæði gram-jákvæðar og gram-neikvæðar bakteríur. Markmið þessarar rannsóknar er að mynda nýja afleiðu sem getur barist gegn þessum sýklum sem eru hættulegir heilsu.
Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin (WHO) greinir frá því að margar bakteríur séu ónæmar fyrir mörgum sýklalyfjum, þar á meðal methicillinónæmum Staphylococcus aureus (MRSA), sem er algeng orsök sýkinga í samfélaginu og á heilbrigðisstofnunum. Greint er frá því að dánartíðni sjúklinga með MRSA-sýkingar sé 64% hærri en hjá þeim sem eru með lyfjanæmar sýkingar. Að auki er E. coli hættuvaldandi vegna þess að síðasta varnarlínan gegn karbapenemónæmum Enterobacteriaceae (þ.e. E. coli) er kólistín, en nýlega hefur verið greint frá kólistínónæmum bakteríum í nokkrum löndum. 22,23,24,25
Því er brýn þörf á að uppgötva og mynda ný örverueyðandi efni samkvæmt aðgerðaáætlun Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar um sýklalyfjaónæmi26. Mikill möguleiki antrasen og akrýlnítríls sem bakteríudrepandi27, sveppalyf28, krabbameinslyfja29 og andoxunarefna30 hefur verið varpað ljósi á í fjölmörgum birtum greinum. Í þessu sambandi má segja að þessar afleiður séu góðir frambjóðendur til notkunar gegn methicillinónæmum Staphylococcus aureus (MRSA).
Fyrri yfirlitsgreinar hafa hvatt okkur til að mynda nýjar afleiður í þessum flokkum. Þess vegna miðaði þessi rannsókn að því að þróa ný heteróhringlaga kerfi sem innihalda antrasen og akrýlnítríl einingar, meta örverueyðandi og bakteríudrepandi virkni þeirra og rannsaka hugsanleg bindingarvíxlverkun þeirra við penisillínbindandi prótein 2a (PBP2a) með sameindatengingu. Byggjandi á fyrri rannsóknum hélt þessi rannsókn áfram myndun, líffræðilegu mati og tölvureiknigreiningu á heteróhringlaga kerfum til að bera kennsl á efnileg methicillinónæm Staphylococcus aureus (MRSA) lyf með öfluga PBP2a hömlunarvirkni31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Núverandi rannsóknir okkar beinast að myndun og mati á örverueyðandi áhrifum nýrra heteróhringlaga efnasambanda sem innihalda antrasen og akrýlnítríl einingar. 3-(antrasen-9-ýl)-2-sýanóakrýlklóríð 4 var framleitt og notað sem byggingareining fyrir smíði nýrra heteróhringlaga kerfa.
Bygging efnasambands 4 var ákvörðuð með litrófsgögnum. 1H-NMR litrófið sýndi CH= við 9,26 ppm, IR litrófið sýndi karbónýlhóp við 1737 cm−1 og sýanóhóp við 2224 cm−1, og 13CNMR litrófið staðfesti einnig fyrirhugaða byggingu (sjá tilraunakaflann).
Myndun 3-(antrasen-9-ýl)-2-sýanóakrýlóýlklóríðs 4 var framkvæmd með vatnsrofi arómatískra hópa 250, 41, 42, 53 með etanólískri natríumhýdroxíðlausn (10%) til að fá sýrurnar 354, 45, 56, sem síðan voru meðhöndlaðar með þíónýlklóríði í vatnsbaði til að fá akrýlóýlklóríð afleiðu 4 í mikilli ávöxtun (88,5%), eins og sýnt er á mynd 3.
Til að búa til ný heteróhringlaga efnasambönd með væntanlegri bakteríudrepandi virkni var framkvæmt efnahvarf asýlklóríðs 4 við ýmsa tvíkjarnafíla.
Sýruklóríðið 4 var meðhöndlað með hýdrazínhýdrati við 0°C í eina klukkustund. Því miður fékkst ekki pýrasólón 5. Afurðin var akrýlamíðafleiða og uppbygging hennar var staðfest með litrófsgögnum. IR-litróf þess sýndi frásogsrönd C=O við 1720 cm−1, C≡N við 2228 cm−1 og NH3 við 3424 cm−1. 1H-NMR-litrófið sýndi skiptimerki fyrir róteindir ólefíns og róteindir NH3 við 9,3 ppm (sjá tilraunakafla).
Tvö mól af sýruklóríði 4 voru látin hvarfast við eitt mól af fenýlhýdrasíni til að fá N-fenýlakrýlóýlhýdrasín afleiðuna 7 í góðri ávöxtun (77%) (Mynd 5). Bygging 7 var staðfest með innrauðri litrófsgreiningu, sem sýndi frásog tveggja C=O hópa við 1691 og 1671 cm⁻¹, frásog CN hóps við 2222 cm⁻¹ og frásog NH hóps við 3245 cm⁻¹, og 1H-NMR litróf þess sýndi CH hóp við 9,15 og 8,81 ppm og NH róteind við 10,88 ppm (sjá tilraunakaflann).
Í þessari rannsókn var efnahvarf asýlklóríðs 4 við 1,3-dínúkleófíla rannsakað. Meðhöndlun asýlklóríðs 4 með 2-amínópýridíni í 1,4-díoxani með TEA sem basa við stofuhita gaf akrýlamíðafleiðuna 8 (Mynd 5), en uppbygging þess var greind með litrófsgögnum. IR-róf sýndu frásogsrönd af sýanó sem teygðist við 2222 cm⁻¹, NH3 við 3148 cm⁻¹ og karbónýl við 1665 cm⁻¹; 1H NMR-róf staðfestu nærveru ólefínrótóna við 9,14 ppm (sjá tilraunakafla).
Efnasamband 4 hvarfast við þíóúrea til að gefa pýrímídínþíón 9; efnasamband 4 hvarfast við þíósemikarbasíð til að gefa þíópýrasól afleiðuna 10 (Mynd 5). Byggingar efnasambanda 9 og 10 voru staðfestar með litrófs- og frumefnagreiningu (sjá tilraunakaflann).
Tetrasín-3-þíól 11 var búið til með efnahvarfi efnasambands 4 við þíókarbasíð sem 1,4-dínúkleófíl (mynd 5) og uppbygging þess var staðfest með litrófsgreiningu og frumefnagreiningu. Í innrauða litrófinu birtist C=N tengið við 1619 cm−1. Á sama tíma hélt 1H-NMR litróf þess fjölplötumerki arómatískra róteinda við 7,78–8,66 ppm og SH róteinda við 3,31 ppm (sjá tilraunakafla).
Akrýlóýlklóríð 4 hvarfast við 1,2-díamínóbensen, 2-amínóþíófenól, antranílsýru, 1,2-díamínóetan og etanólamín sem 1,4-dínúkleófílar og mynda ný heteróhringlaga kerfi (13–16).
Uppbygging þessara nýmynduðu efnasambanda var staðfest með litrófs- og frumefnagreiningu (sjá tilraunakaflann). 2-hýdroxýfenýlakrýlamíð afleiðan 17 var fengin með efnahvarfi við 2-amínófenól sem tvíkjarnafíil (mynd 6) og uppbygging þess var staðfest með litrófs- og frumefnagreiningu. Innrauða litrófið af efnasambandi 17 sýndi að C=O og C≡N merkin birtust við 1681 og 2226 cm−1, talið í sömu röð. Á sama tíma hélt 1H-NMR litrófið því einlita merki olefín róteindarinnar við 9,19 ppm og OH róteindin birtist við 9,82 ppm (sjá tilraunakaflann).
Viðbrögð sýruklóríðs 4 við eitt núkleófíl (t.d. etýlamín, 4-tólúídín og 4-metoxýanilín) í díoxani sem leysi og TEA sem hvata við stofuhita gáfu grænar kristallaðar akrýlamíðafleiður 18, 19a og 19b. Grunn- og litrófsgögn efnasambandanna 18, 19a og 19b staðfestu uppbyggingu þessara afleiða (sjá tilraunakafla) (mynd 7).
Eftir skimun á örverueyðandi virkni ýmissa tilbúinna efnasambanda fengust mismunandi niðurstöður eins og sýnt er í töflu 1 og mynd 8 (sjá myndaskrá). Öll prófuðu efnasamböndin sýndu mismunandi hömlunarstig gegn gram-jákvæðu bakteríunni MRSA, en gram-neikvæðu bakteríuna Escherichia coli sýndi algjört ónæmi gegn öllum efnasamböndunum. Prófuðu efnasamböndin má skipta í þrjá flokka byggt á þvermáli hömlunarsvæðisins gegn MRSA. Fyrsti flokkurinn var virkastur og samanstóð af fimm efnasamböndum (6, 7, 10, 13b og 14). Þvermál hömlunarsvæðisins fyrir þessi efnasambönd var nálægt 4 cm; virkustu efnasamböndin í þessum flokki voru efnasamböndin 6 og 13b. Annar flokkurinn var miðlungs virkur og samanstóð af fimm efnasamböndum til viðbótar (11, 13a, 15, 18 og 19a). Hömlunarsvæðið fyrir þessi efnasambönd var á bilinu 3,3 til 3,65 cm, þar sem efnasamband 11 sýndi stærsta hömlunarsvæðið upp á 3,65 ± 0,1 cm. Hins vegar innihélt síðasti hópurinn þrjú efnasambönd (8, 17 og 19b) með lægstu örverueyðandi virkni (minna en 3 cm). Mynd 9 sýnir dreifingu mismunandi hömlunarsvæða.
Frekari rannsóknir á örverueyðandi virkni prófuðu efnasambandanna fólst í því að ákvarða MIC og MBC fyrir hvert efnasamband. Niðurstöðurnar voru lítillega mismunandi (eins og sést í töflum 2, 3 og mynd 10 (sjá myndaskrá)), þar sem efnasamböndin 7, 11, 13a og 15 voru greinilega endurflokkuð sem bestu efnasamböndin. Þau höfðu sömu lægstu MIC og MBC gildi (39,06 μg/100 μL). Þó að efnasamböndin 7 og 8 höfðu lægri MIC gildi (9,7 μg/100 μL), voru MBC gildi þeirra hærri (78,125 μg/100 μL). Því voru þau talin veikari en áður nefnd efnasambönd. Hins vegar voru þessi sex efnasambönd áhrifaríkust af þeim sem prófuð voru, þar sem MBC gildi þeirra voru undir 100 μg/100 μL.
Efnasamböndin (10, 14, 18 og 19b) voru minna virk samanborið við önnur prófuð efni þar sem MBC gildi þeirra voru á bilinu 156 til 312 μg/100 μL. Hins vegar voru efnin (8, 17 og 19a) síst efnileg þar sem þau höfðu hæstu MBC gildin (625, 625 og 1250 μg/100 μL, talið í sömu röð).
Að lokum, samkvæmt þolmörkunum sem sýnd eru í töflu 3, má skipta prófuðu efnasamböndunum í tvo flokka eftir verkunarháttum þeirra: efnasambönd með bakteríudrepandi áhrif (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) og efnasambönd með bakteríudrepandi áhrif (6, 13b, 14, 17, 19a). Meðal þeirra eru efnasamböndin 7, 11, 13a og 15 æskileg, sem sýna drepandi virkni við mjög lágan styrk (39,06 μg/100 μL).
Tíu af þrettán efnasamböndum sem prófuð voru sýndu möguleika gegn sýklalyfjaónæmum methicillinónæmum Staphylococcus aureus (MRSA). Því er mælt með frekari skimun með fleiri sýklalyfjaónæmum sýklum (sérstaklega staðbundnum einangruðum sem ná yfir sjúkdómsvaldandi Gram-jákvæðar og Gram-neikvæðar bakteríur) og sjúkdómsvaldandi gersveppum, sem og frumueyðandi prófunum á hverju efnasambandi til að meta öryggi þess.
Rannsóknir á sameindatengingu voru gerðar til að meta möguleika mynduðu efnasambandanna sem hemla penisillínbindandi próteinsins 2a (PBP2a) í meticillínónæmum Staphylococcus aureus (MRSA). PBP2a er lykilensím sem tekur þátt í frumuveggsmyndun baktería og hömlun á þessu ensími truflar myndun frumuveggja, sem að lokum leiðir til bakteríulýsu og frumudauða1. Niðurstöður tengingarinnar eru taldar upp í töflu 4 og lýstar nánar í viðbótargagnaskránni og niðurstöðurnar sýna að nokkur efnasambönd sýndu sterka bindingarsækni fyrir PBP2a, sérstaklega lykilvirkar leifar eins og Lys 273, Lys 316 og Arg 298. Milliverkanirnar, þar á meðal vetnistengi og π-staflan, voru mjög svipaðar og hjá samkristallaðri kínasólínónlígand (CCL), sem bendir til möguleika þessara efnasambanda sem öflugra hemla.
Gögnin um sameindatengingu, ásamt öðrum reiknibreytum, bentu sterklega til þess að hömlun á PBP2a væri lykilþátturinn í þeirri bakteríudrepandi virkni sem þessi efnasambönd sýndu. Tengingarstig og rótarmeðaltalskvaðratfrávik (RMSD) sýndu enn frekar bindingarsækni og stöðugleika, sem styður þessa tilgátu. Eins og sést í töflu 4, þó að nokkur efnasambönd sýndu góða bindingarsækni, höfðu sum efnasambönd (t.d. 7, 9, 10 og 14) hærri tengistig en samkristallaða bindillinn, sem bendir til þess að þau gætu haft sterkari milliverkanir við virku leifar PBP2a. Hins vegar sýndu lífvirkustu efnasamböndin 6 og 13b aðeins lægri tengistig (-5,98 og -5,63, talið í sömu röð) samanborið við hin bindlana. Þetta bendir til þess að þó að tengistig geti verið notuð til að spá fyrir um bindingarsækni, þá gegna aðrir þættir (t.d. stöðugleiki bindils og sameindamilliverkanir í líffræðilegu umhverfi) einnig lykilhlutverki við að ákvarða bakteríudrepandi virkni. Athyglisvert er að RMSD gildi allra myndaðra efnasambanda voru undir 2 Å, sem staðfestir að tengistöður þeirra eru byggingarlega í samræmi við bindingarform samkristallaða bindiefnisins, sem styður enn frekar möguleika þeirra sem öflugir PBP2a hemlar.
Þó að tengiskor og RMS gildi gefi verðmætar spár, er fylgni milli þessara tenginiðurstaðna og örverueyðandi virkni ekki alltaf ljós við fyrstu sýn. Þó að hömlun á PBP2a sé sterklega studd sem lykilþáttur sem hefur áhrif á örverueyðandi virkni, benda nokkrir munir til þess að aðrir líffræðilegir eiginleikar gegni einnig mikilvægu hlutverki. Efnasamböndin 6 og 13b sýndu hæstu örverueyðandi virkni, bæði með 4 cm þvermál hömlunarsvæðis og lægstu MIC (9,7 μg/100 μL) og MBC (78,125 μg/100 μL) gildum, þrátt fyrir lægri tengiskor samanborið við efnasamböndin 7, 9, 10 og 14. Þetta bendir til þess að þótt hömlun á PBP2a stuðli að örverueyðandi virkni, þá hafa þættir eins og leysni, líffræðilegt aðgengi og víxlverkunardýnamík í bakteríuumhverfinu einnig áhrif á heildarvirknina. Mynd 11 sýnir tengistöðu þeirra, sem bendir til þess að bæði efnasamböndin, jafnvel með tiltölulega lágum bindingarskorum, geti samt haft samskipti við lykilleifar PBP2a, sem hugsanlega stöðugar hömlunarfléttuna. Þetta undirstrikar að þó að sameindatenging veiti mikilvæga innsýn í hömlun PBP2a, verður að taka tillit til annarra líffræðilegra þátta til að skilja til fulls raunveruleg örverueyðandi áhrif þessara efnasambanda.
Með því að nota kristalbyggingu PBP2a (PDB ID: 4CJN) voru gerð tvívíddar og þrívíddar víxlverkunarkort af virkustu efnasamböndunum 6 og 13b sem eru tengd penisillínbindandi próteini 2a (PBP2a) úr meticillínónæmum Staphylococcus aureus (MRSA). Þessi kort bera saman víxlverkunarmynstur þessara efnasambanda við endurtengdan samkristallaðan kínasólínónlígand (CCL) og undirstrika lykilvíxlverkanir eins og vetnistengi, π-staflanir og jónísk víxlverkun.
Svipað mynstur sást fyrir efnasamband 7, sem sýndi tiltölulega hátt tengigildi (-6,32) og svipað þvermál hömlunarsvæðis (3,9 cm) og efnasamband 10. Hins vegar voru MIC (39,08 μg/100 μL) og MBC (39,06 μg/100 μL) marktækt hærri, sem bendir til þess að það hafi þurft hærri styrk til að sýna bakteríudrepandi áhrif. Þetta bendir til þess að þó að efnasamband 7 hafi sýnt sterka bindingarsækni í tengingarrannsóknum, geta þættir eins og líffræðileg aðgengi, frumuupptaka eða aðrir eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar takmarkað líffræðilega virkni þess. Þó að efnasamband 7 hafi sýnt bakteríudrepandi eiginleika, var það minna áhrifaríkt við að hindra bakteríuvöxt samanborið við efnasambönd 6 og 13b.
Efnasamband 10 sýndi meiri mun með hæsta tengikvíarstigi (-6,40), sem bendir til sterkrar bindingarhæfni við PBP2a. Hins vegar var þvermál hömlunarsvæðisins (3,9 cm) sambærilegt við efnasamband 7, og MBC þess (312 μg/100 μL) var marktækt hærra en efnasambanda 6, 7 og 13b, sem bendir til veikari bakteríudrepandi virkni. Þetta bendir til þess að þrátt fyrir góðar spár um tengikvíarvirkni, var efnasamband 10 minna áhrifaríkt við að drepa MRSA vegna annarra takmarkandi þátta eins og leysni, stöðugleika eða lélegrar gegndræpis bakteríuhimnunnar. Þessar niðurstöður styðja þá skilning að þó að hömlun á PBP2a gegni lykilhlutverki í bakteríudrepandi virkni, þá skýri hún ekki að fullu muninn á líffræðilegri virkni sem sést hefur hjá prófuðu efnasambandunum. Þessi munur bendir til þess að frekari tilraunagreiningar og ítarlegra líffræðilegra mats séu nauðsynleg til að skýra að fullu þá bakteríudrepandi verkunarhátt sem þarna er um að ræða.
Niðurstöður sameindatengingar í töflu 4 og viðbótargagnaskránni undirstrika flókið samband milli tengiskora og örverueyðandi virkni. Þó að efnasamböndin 6 og 13b hafi lægri tengiskora en efnasamböndin 7, 9, 10 og 14, sýna þau mesta örverueyðandi virkni. Samspilskort þeirra (sýnd á mynd 11) benda til þess að þrátt fyrir lægri bindingarskor mynda þau samt sem áður marktæk vetnistengi og π-staflað samskipti við lykilleifar PBP2a sem geta stöðugað ensím-hemil fléttuna á líffræðilega gagnlegan hátt. Þrátt fyrir tiltölulega lága tengiskora 6 og 13b bendir aukin örverueyðandi virkni þeirra til þess að aðrir eiginleikar eins og leysni, stöðugleiki og frumuupptaka ættu að vera teknir til greina í tengslum við tengigögnin þegar hemilgeta er metin. Þetta undirstrikar mikilvægi þess að sameina tengirannsóknir við tilraunakennda greiningu á örverueyðandi virkni til að meta nákvæmlega meðferðarmöguleika nýrra efnasambanda.
Þessar niðurstöður undirstrika að þótt sameindatenging sé öflugt tæki til að spá fyrir um bindingarhæfni og bera kennsl á hugsanlega hömlunarferli, ætti ekki að reiða sig eingöngu á hana til að ákvarða virkni örverueyðandi lyfja. Sameindagögnin benda til þess að hömlun á PBP2a sé lykilþáttur sem hefur áhrif á virkni örverueyðandi lyfja, en breytingar á líffræðilegri virkni benda til þess að aðrir eðlisefnafræðilegir og lyfjahvarfafræðilegir eiginleikar verði að vera fínstilltir til að auka meðferðarvirkni. Framtíðarrannsóknir ættu að einbeita sér að því að fínstilla efnabyggingu efnasambanda 7 og 10 til að bæta aðgengi og frumuupptöku, og tryggja að sterkar tengingarvíxlverkanir skili sér í raunverulegri örverueyðandi virkni. Frekari rannsóknir, þar á meðal viðbótar lífprófanir og greining á tengslum milli uppbyggingar og virkni (SAR), verða mikilvægar til að efla skilning okkar á því hvernig þessi efnasambönd virka sem PBP2a hemlar og til að þróa áhrifaríkari örverueyðandi lyf.
Efnasambönd sem voru mynduð úr 3-(antrasen-9-ýl)-2-sýanóakrýlólklóríði 4 sýndu mismunandi mikla örverueyðandi virkni, þar sem nokkur efnasambönd sýndu marktæka hömlun á meticillínónæmum Staphylococcus aureus (MRSA). Greining á byggingar-virkni (SAR) leiddi í ljós lykilbyggingareiginleika sem liggja að baki örverueyðandi virkni þessara efnasambanda.
Tilvist bæði akrýlnítríls og antrasenhópa reyndist vera mikilvæg til að auka örverueyðandi virkni. Mjög hvarfgjarni nítrílhópurinn í akrýlnítríli er nauðsynlegur til að auðvelda milliverkanir við bakteríuprótein og stuðlar þannig að örverueyðandi eiginleikum efnasambandsins. Efnasambönd sem innihalda bæði akrýlnítríl og antrasen sýndu stöðugt sterkari örverueyðandi áhrif. Ilmeiginleikar antrasenhópsins stöðguðu þessi efnasambönd enn frekar og jukust hugsanlega líffræðilega virkni þeirra.
Innleiðing heteróhringlaga hringa jók verulega bakteríudrepandi virkni nokkurra afleiða. Einkum sýndu bensótíasól afleiðan 13b og akrýlhýdrasíð afleiðan 6 mestu bakteríudrepandi virknina með hömlunarsvæði upp á um það bil 4 cm. Þessar heteróhringlaga afleiður sýndu marktækari líffræðileg áhrif, sem bendir til þess að heteróhringlaga uppbyggingin gegnir lykilhlutverki í bakteríudrepandi áhrifunum. Á sama hátt lögðu pýrímídínþíón í efnasambandi 9, þíópýrasól í efnasambandi 10 og tetrasínhringur í efnasambandi 11 sitt af mörkum til bakteríudrepandi eiginleika efnasambandanna, sem undirstrikar enn frekar mikilvægi heteróhringlaga breytinga.
Meðal þeirra efnasambanda sem voru mynduð skáru sig 6 og 13b upp úr fyrir framúrskarandi bakteríudrepandi virkni. Lágmarks hemlandi styrkur (MIC) efnasambands 6 var 9,7 μg/100 μL og lágmarks bakteríudrepandi styrkur (MBC) var 78,125 μg/100 μL, sem undirstrikar framúrskarandi getu þess til að hreinsa meticillínónæman Staphylococcus aureus (MRSA). Á sama hátt hafði efnasamband 13b hemlunarsvæði upp á 4 cm og lág MIC og MBC gildi, sem staðfestir öfluga bakteríudrepandi virkni þess. Þessar niðurstöður undirstrika lykilhlutverk virkra hópa akrýlhýdrazíðs og bensótíasóls við að ákvarða lífvirkni þessara efnasambanda.
Aftur á móti sýndu efnasamböndin 7, 10 og 14 miðlungsmikla bakteríudrepandi virkni með hömlunarsvæðum á bilinu 3,65 til 3,9 cm. Þessi efnasambönd þurftu hærri styrk til að drepa bakteríurnar alveg, eins og endurspeglast í tiltölulega háum MIC og MBC gildum þeirra. Þó að þessi efnasambönd væru minna virk en efnasamböndin 6 og 13b, sýndu þau samt sem áður verulegan bakteríudrepandi möguleika, sem bendir til þess að innlimun akrýlnítríls og antrasenhluta í heterósýklíska hringinn stuðli að bakteríudrepandi áhrifum þeirra.
Efnasamböndin hafa mismunandi verkunarhátt, sum sýna bakteríudrepandi eiginleika en önnur bakteríudrepandi áhrif. Efnasamböndin 7, 11, 13a og 15 eru bakteríudrepandi og þurfa lægri styrk til að drepa bakteríur alveg. Aftur á móti eru efnasamböndin 6, 13b og 14 bakteríudrepandi og geta hamlað bakteríuvexti við lægri styrk, en þurfa hærri styrk til að drepa bakteríur alveg.
Í heildina undirstrikar greiningin á tengslum byggingar og virkni mikilvægi þess að kynna akrýlnítríl og antrasen einingar og heteróhringlaga byggingar til að ná fram verulegri bakteríudrepandi virkni. Þessar niðurstöður benda til þess að hagræðing þessara byggingarþátta og könnun á frekari breytingum til að bæta leysni og gegndræpi himnunnar geti leitt til þróunar á áhrifaríkari lyfjum gegn MRSA.
Öll hvarfefni og leysiefni voru hreinsuð og þurrkuð með stöðluðum aðferðum (El Gomhouria, Egyptaland). Bræðslumark var ákvarðað með GallenKamp rafeindabræðslumarkstæki og eru birt án leiðréttingar. Innrauð litróf (IR) (cm⁻1) voru skráð í efnafræðideild raunvísindadeildar Ain Shams háskólans með því að nota kalíumbrómíð (KBr) kúlur á Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR litrófsmæli (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Bandaríkin).
1H NMR litróf voru mæld við 300 MHz með GEMINI NMR litrófsmæli (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, Bandaríkjunum) og BRUKER 300 MHz NMR litrófsmæli (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Tetrametýlsílan (TMS) var notað sem innri staðall með tvíúteruðu dímetýlsúlfoxíði (DMSO-d₆). NMR mælingar voru framkvæmdar við raunvísindadeild Háskólans í Kaíró í Giza í Egyptalandi. Frumefnagreining (CHN) var framkvæmd með Perkin-Elmer 2400 frumefnagreiningartæki og niðurstöðurnar eru í góðu samræmi við útreiknuð gildi.
Blanda af sýru 3 (5 mmól) og þíónýlklóríði (5 ml) var hituð í vatnsbaði við 65°C í 4 klst. Umfram þíónýlklóríð var fjarlægt með eimingu við lækkaðan þrýsting. Rauða fasta efnið sem myndaðist var safnað og notað án frekari hreinsunar. Bræðslumark: 200-202°C, heimtur: 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, heteróarómatisering). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115,11 (C≡N), 124,82–130,53 (CH antrasen), 155,34, 114,93 (CH=C–C=O), 162,22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291,73111. Greinandi. Reiknað fyrir C18H10ClNO3 (291,73): C, 74,11; H, 3,46; N, 4,80. Fundið: C, 74,41; H, 3,34; N, 4,66%.
Við 0°C var 4 (2 mmól, 0,7 g) leyst upp í vatnsfríu díoxani (20 ml) og hýdrazínhýdrati (2 mmól, 0,16 ml, 80%) var bætt við í dropatali og hrært í 1 klst. Útfellda fasta efnið var safnað með síun og endurkristöllað úr etanóli til að fá efnasamband 6.
Grænir kristallar, bræðslumark 190-192℃, afrakstur 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, skiptanlegt), 7,69-8,51 (m, 18H, heteróarómatískt), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=); Reiknað gildi fyrir C33H21N3O (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Fundið: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05%.
Leysið 4 (2 mmól, 0,7 g) upp í 20 ml af vatnsfríri díoxanlausn (sem inniheldur nokkra dropa af tríetýlamíni), bætið fenýlhýdrasíni/2-amínópýridíni (2 mmól) út í og ​​hrærið við stofuhita í 1 og 2 klst., talið í sömu röð. Hellið hvarfblöndunni út í ís eða vatn og sýrið með þynntri saltsýru. Síið frá aðskilnaða fasta efnið og endurkristöllið úr etanóli til að fá 7 og endurkristöllið úr benseni til að fá 8.
Grænir kristallar, bræðslumark 160-162℃, afköst 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, skiptanlegt), 9,15 (s, 1H, CH=), 8,81 (s, 1H, CH=), 6,78-8,58 (m, 23H, heteróarómatískt); Reiknað gildi fyrir C42H26N4O2 (618,68): C, 81,54; H, 4,24; N, 9,06. Fundið: C, 81,96; H, 3,91; N, 8,91%.
4 (2 mmól, 0,7 g) var leyst upp í 20 ml af vatnsfríri díoxanlausn (sem innihélt nokkra dropa af tríetýlamíni), 2-amínópyridíni (2 mmól, 0,25 g) var bætt við og blandan hrærð við stofuhita í 2 klst. Hvarfblöndunni var hellt í ísvatn og sýrt með þynntri saltsýru. Botnfallið sem myndaðist var síað frá og endurkristölluð úr benseni, sem gaf græna kristalla af 8 með bræðslumark 146-148 °C og 82,5% afköst; innrautt litróf (KBr) ν: 3148 (NH3), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8,78 (s, H, NH, skiptanlegt), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, heteróarómatisering); Reiknað fyrir C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Fundið: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36%.
Efnasamband 4 (2 mmól, 0,7 g) var leyst upp í 20 ml af þurru díoxani (sem innihélt nokkra dropa af tríetýlamíni og 2 mmól af þíóúrea/semíkarbasíði) og hitað við bakflæði í 2 klst. Leysiefnið var gufað upp í lofttæmi. Leifin var endurkristölluð úr díoxani til að fá blöndu.