Diolch am ymweld â nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio'r fersiwn porwr diweddaraf (neu'n diffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, ni fydd y wefan hon yn cynnwys arddulliau na JavaScript.
Cafodd y synthon 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl clorid 4 ei syntheseiddio a'i ddefnyddio i syntheseiddio amrywiaeth o gyfansoddion heterocyclic hynod weithredol trwy ei adwaith â gwahanol niwcleoffiliau nitrogen. Nodweddwyd strwythur pob cyfansoddyn heterocyclic a syntheseiddiwyd yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad sbectrosgopig ac elfennol. Dangosodd deg o'r tair ar ddeg o gyfansoddion heterocyclic newydd effeithiolrwydd calonogol yn erbyn bacteria sy'n gwrthsefyll aml-gyffuriau (MRSA). Yn eu plith, dangosodd cyfansoddion 6, 7, 10, 13b, a 14 y gweithgaredd gwrthfacterol uchaf gyda pharthau atal yn agos at 4 cm. Fodd bynnag, datgelodd astudiaethau docio moleciwlaidd fod gan y cyfansoddion wahanol affineddau rhwymo i brotein rhwymo penisilin 2a (PBP2a), targed allweddol ar gyfer ymwrthedd i MRSA. Dangosodd rhai cyfansoddion fel 7, 10 a 14 affinedd rhwymo a sefydlogrwydd rhyngweithio uwch yn safle gweithredol PBP2a o'i gymharu â'r ligand cwinazolinon cyd-grisialedig. Mewn cyferbyniad, roedd gan gyfansoddion 6 a 13b sgoriau docio is ond roeddent yn dal i arddangos gweithgaredd gwrthfacterol sylweddol, gyda chyfansoddyn 6 yn meddu ar y gwerthoedd MIC (9.7 μg/100 μL) ac MBC (78.125 μg/100 μL) isaf. Datgelodd dadansoddiad docio ryngweithiadau allweddol gan gynnwys bondio hydrogen a π-stacio, yn enwedig gyda gweddillion fel Lys 273, Lys 316 ac Arg 298, a nodwyd fel rhai sy'n rhyngweithio â'r ligand cyd-grisialedig yn strwythur crisial PBP2a. Mae'r gweddillion hyn yn hanfodol ar gyfer gweithgaredd ensymatig PBP2a. Mae'r canlyniadau hyn yn awgrymu y gallai'r cyfansoddion a syntheseiddiwyd wasanaethu fel cyffuriau gwrth-MRSA addawol, gan dynnu sylw at bwysigrwydd cyfuno docio moleciwlaidd â bioassays i nodi ymgeiswyr therapiwtig effeithiol.
Yn ystod blynyddoedd cyntaf y ganrif hon, canolbwyntiodd ymdrechion ymchwil yn bennaf ar ddatblygu gweithdrefnau a dulliau newydd, syml ar gyfer synthesis sawl system heterocyclic arloesol â gweithgaredd gwrthficrobaidd gan ddefnyddio deunyddiau cychwyn sydd ar gael yn rhwydd.
Ystyrir bod rhannau acrylonitril yn ddeunyddiau cychwyn pwysig ar gyfer synthesis llawer o systemau heterocyclic nodedig oherwydd eu bod yn gyfansoddion adweithiol iawn. Ar ben hynny, mae deilliadau clorid 2-cyanoacryloyl wedi cael eu defnyddio'n helaeth yn ystod y blynyddoedd diwethaf ar gyfer datblygu a synthesis cynhyrchion o bwys hanfodol ym maes cymwysiadau ffarmacolegol, megis canolradd cyffuriau1,2,3, rhagflaenwyr asiantau gwrth-HIV, gwrthfeirysol, gwrthganser, gwrthfacterol, gwrthiselder a gwrthocsidiol4,5,6,7,8,9,10. Yn ddiweddar, mae effeithiolrwydd biolegol anthracen a'i ddeilliadau, gan gynnwys eu priodweddau gwrthfiotig, gwrthganser11,12, gwrthfacterol13,14,15 a phryfleiddiad16,17, wedi denu llawer o sylw18,19,20,21. Dangosir y cyfansoddion gwrthficrobaidd sy'n cynnwys rhannau acrylonitril ac anthracen yn Ffigurau 1 a 2.
Yn ôl Sefydliad Iechyd y Byd (WHO) (2021), mae ymwrthedd i wrthficrobiaid (AMR) yn fygythiad byd-eang i iechyd a datblygiad22,23,24,25. Ni ellir gwella cleifion, gan arwain at arosiadau hirach yn yr ysbyty a'r angen am gyffuriau drutach, yn ogystal â mwy o farwolaethau ac anabledd. Yn aml, mae diffyg gwrthficrobiaid effeithiol yn arwain at fethiant triniaeth ar gyfer amrywiol heintiau, yn enwedig yn ystod cemotherapi a llawdriniaethau mawr.
Yn ôl adroddiad Sefydliad Iechyd y Byd 2024, mae Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA) ac E. coli wedi'u cynnwys yn y rhestr o bathogenau blaenoriaeth. Mae'r ddau facteria yn gwrthsefyll llawer o wrthfiotigau, felly maent yn cynrychioli heintiau sy'n anodd eu trin a'u rheoli, ac mae angen brys i ddatblygu cyfansoddion gwrthficrobaidd newydd ac effeithiol i fynd i'r afael â'r broblem hon. Mae Anthracene a'i ddeilliadau yn wrthficrobaidd adnabyddus a all weithredu ar facteria Gram-bositif a Gram-negatif. Nod yr astudiaeth hon yw syntheseiddio deilliad newydd a all frwydro yn erbyn y pathogenau hyn sy'n beryglus i iechyd.
Mae Sefydliad Iechyd y Byd (WHO) yn adrodd bod llawer o bathogenau bacteriol yn gallu gwrthsefyll nifer o wrthfiotigau, gan gynnwys Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA), achos cyffredin o haint yn y gymuned a lleoliadau gofal iechyd. Adroddir bod gan gleifion â heintiau MRSA gyfradd marwolaethau 64% yn uwch na'r rhai â heintiau sy'n agored i gyffuriau. Yn ogystal, mae E. coli yn peri risg fyd-eang oherwydd mai colistin yw'r llinell amddiffyn olaf yn erbyn Enterobacteriaceae sy'n gwrthsefyll carbapenem (h.y., E. coli), ond mae bacteria sy'n gwrthsefyll colistin wedi cael eu hadrodd yn ddiweddar mewn sawl gwlad. 22,23,24,25
Felly, yn ôl Cynllun Gweithredu Byd-eang Sefydliad Iechyd y Byd ar Wrthsefyll Gwrthficrobaidd26, mae angen brys i ddarganfod a syntheseiddio gwrthficrobaidd newydd. Mae potensial mawr anthracene ac acrylonitrile fel asiantau gwrthfacteria27, gwrthffyngol28, gwrthganser29 a gwrthocsidiol30 wedi'i amlygu mewn nifer o bapurau cyhoeddedig. Yn hyn o beth, gellir dweud bod y deilliadau hyn yn ymgeiswyr da i'w defnyddio yn erbyn Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA).
Fe wnaeth adolygiadau llenyddiaeth blaenorol ein cymell i syntheseiddio deilliadau newydd yn y dosbarthiadau hyn. Felly, nod yr astudiaeth bresennol oedd datblygu systemau heterocyclic newydd sy'n cynnwys rhannau anthracen ac acrylonitrile, gwerthuso eu heffeithiolrwydd gwrthficrobaidd a gwrthfacteria, ac ymchwilio i'w rhyngweithiadau rhwymo posibl â phrotein rhwymo penisilin 2a (PBP2a) trwy ddocio moleciwlaidd. Gan adeiladu ar yr astudiaethau blaenorol, parhaodd yr astudiaeth bresennol â'r synthesis, y gwerthusiad biolegol, a'r dadansoddiad cyfrifiadurol o systemau heterocyclic i nodi asiantau Staphylococcus aureus (MRSA) addawol sy'n gwrthsefyll methisilin gyda gweithgaredd ataliol PBP2a cryf31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Mae ein hymchwil gyfredol yn canolbwyntio ar synthesis a gwerthuso gwrthficrobaidd cyfansoddion heterocyclic newydd sy'n cynnwys rhannau anthracen ac acrylonitril. Paratowyd 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl clorid 4 a'i ddefnyddio fel bloc adeiladu ar gyfer adeiladu systemau heterocyclic newydd.
Penderfynwyd strwythur cyfansoddyn 4 gan ddefnyddio data sbectrol. Dangosodd y sbectrwm 1H-NMR bresenoldeb CH= ar 9.26 ppm, dangosodd y sbectrwm IR bresenoldeb grŵp carbonyl ar 1737 cm−1 a grŵp cyano ar 2224 cm−1, a chadarnhaodd y sbectrwm 13CNMR y strwythur arfaethedig hefyd (gweler yr adran Arbrofol).
Cyflawnwyd synthesis clorid 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl 4 trwy hydrolysis grwpiau aromatig 250, 41, 42, 53 gyda hydoddiant sodiwm hydrocsid ethanolig (10%) i roi asidau 354, 45, 56, a gafodd eu trin wedyn â thionyl clorid ar faddon dŵr i roi deilliad clorid acryloyl 4 mewn cynnyrch uchel (88.5%), fel y dangosir yn Ffigur 3.
I greu cyfansoddion heterocyclic newydd gyda'r effeithiolrwydd gwrthfacterol disgwyliedig, cynhaliwyd adwaith asyl clorid 4 ag amrywiol ddiucleoffiliau.
Cafodd y clorid asid 4 ei drin â hydrasin hydrad ar 0° am awr. Yn anffodus, ni chafwyd pyrazolone 5. Deilliad acrylamid oedd y cynnyrch y cadarnhawyd ei strwythur gan ddata sbectrol. Dangosodd ei sbectrwm IR fandiau amsugno C=O ar 1720 cm−1, C≡N ar 2228 cm−1 a NH3 ar 3424 cm−1. Dangosodd y sbectrwm 1H-NMR signal singlet cyfnewid o'r protonau olefin a'r protonau NH3 ar 9.3 ppm (gweler yr Adran Arbrofol).
Adweithiwyd dau fôl o glorid asid 4 gydag un môl o phenylhydrasine i roi deilliad N-phenylacryloylhydrasine 7 mewn cynnyrch da (77%) (Ffigur 5). Cadarnhawyd strwythur 7 gan ddata sbectrosgopeg is-goch, a ddangosodd amsugno dau grŵp C=O ar 1691 a 1671 cm−1, amsugno grŵp CN ar 2222 cm−1 ac amsugno grŵp NH ar 3245 cm−1, a dangosodd ei sbectrwm 1H-NMR grŵp CH ar 9.15 ac 8.81 ppm a phroton NH ar 10.88 ppm (gweler yr adran Arbrofol).
Yn yr astudiaeth hon, ymchwiliwyd i adwaith asyl clorid 4 gydag 1,3-diniwcleoffiliau. Rhoddodd trin asyl clorid 4 gyda 2-aminopyridin mewn 1,4-diocsan gyda TEA fel sylfaen ar dymheredd ystafell ddeilliad acrylamid 8 (Ffigur 5), y nodwyd ei strwythur gan ddefnyddio data sbectrol. Dangosodd sbectrwm IR fandiau amsugno cyano yn ymestyn ar 2222 cm−1, NH3 ar 3148 cm−1, a charbonyl ar 1665 cm−1; Cadarnhaodd sbectrwm 1H NMR bresenoldeb protonau oleffin ar 9.14 ppm (gweler yr Adran Arbrofol).
Mae cyfansoddyn 4 yn adweithio â thiourea i roi pyrimidinethione 9; mae cyfansoddyn 4 yn adweithio â thiosemicarbazide i roi deilliad thiopyrazole 10 (Ffigur 5). Cadarnhawyd strwythurau cyfansoddion 9 a 10 gan ddadansoddiad sbectrol ac elfennol (gweler yr adran Arbrofol).
Paratowyd tetrazine-3-thiol 11 trwy adwaith cyfansoddyn 4 gyda thiocarbazide fel 1,4-diniwcleoffil (Ffigur 5), a chadarnhawyd ei strwythur trwy sbectrosgopeg a dadansoddiad elfennol. Yn y sbectrwm is-goch, ymddangosodd y bond C=N ar 1619 cm−1. Ar yr un pryd, cadwodd ei sbectrwm 1H-NMR signalau aml-blât o brotonau aromatig ar 7.78–8.66 ppm a phrotonau SH ar 3.31 ppm (gweler yr Adran Arbrofol).
Mae clorid acryloyl 4 yn adweithio ag 1,2-diaminobensen, 2-aminothioffenol, asid anthranilig, 1,2-diaminoethan, ac ethanolamin fel 1,4-diniwcleoffiliau i ffurfio systemau heterocyclaidd newydd (13–16).
Cadarnhawyd strwythurau'r cyfansoddion newydd eu syntheseiddio hyn trwy ddadansoddiad sbectrol ac elfennol (gweler yr adran Arbrofol). Cafwyd deilliad 2-Hydroxyphenylacrylamide 17 trwy adwaith â 2-aminophenol fel diniwcleoffil (Ffigur 6), a chadarnhawyd ei strwythur trwy ddadansoddiad sbectrol ac elfennol. Dangosodd sbectrwm is-goch cyfansoddyn 17 fod y signalau C=O a C≡N yn ymddangos ar 1681 a 2226 cm−1, yn y drefn honno. Yn y cyfamser, cadwodd ei sbectrwm 1H-NMR y signal singlet o'r proton olefin ar 9.19 ppm, ac ymddangosodd y proton OH ar 9.82 ppm (gweler yr adran Arbrofol).
Rhoddodd adwaith clorid asid 4 gydag un niwcleoffil (e.e., ethylamin, 4-toluidine, a 4-methoxyanilin) ​​mewn diocsan fel toddydd a TEA fel catalydd ar dymheredd ystafell ddeilliadau acrylamid crisialog gwyrdd 18, 19a, a 19b. Cadarnhaodd data elfennol a sbectrol cyfansoddion 18, 19a, a 19b strwythurau'r deilliadau hyn (gweler yr Adran Arbrofol) (Ffigur 7).
Ar ôl sgrinio gweithgaredd gwrthficrobaidd amrywiol gyfansoddion synthetig, cafwyd canlyniadau gwahanol fel y dangosir yn Nhabl 1 a Ffigur 8 (gweler ffeil y ffigur). Dangosodd yr holl gyfansoddion a brofwyd wahanol raddau o ataliad yn erbyn y bacteriwm Gram-bositif MRSA, tra bod y bacteriwm Gram-negatif Escherichia coli wedi dangos ymwrthedd llwyr i'r holl gyfansoddion. Gellir rhannu'r cyfansoddion a brofwyd yn dair categori yn seiliedig ar ddiamedr y parth ataliad yn erbyn MRSA. Y categori cyntaf oedd yr un mwyaf gweithredol ac roedd yn cynnwys pum cyfansoddyn (6, 7, 10, 13b a 14). Roedd diamedr y parth ataliad ar gyfer y cyfansoddion hyn yn agos at 4 cm; y cyfansoddion mwyaf gweithredol yn y categori hwn oedd cyfansoddion 6 a 13b. Roedd yr ail gategori yn gymharol weithredol ac roedd yn cynnwys pum cyfansoddyn arall (11, 13a, 15, 18 a 19a). Roedd parth ataliad y cyfansoddion hyn yn amrywio o 3.3 i 3.65 cm, gyda chyfansoddyn 11 yn dangos y parth ataliad mwyaf o 3.65 ± 0.1 cm. Ar y llaw arall, roedd y grŵp olaf yn cynnwys tri chyfansoddyn (8, 17 a 19b) gyda'r gweithgaredd gwrthficrobaidd isaf (llai na 3 cm). Mae Ffigur 9 yn dangos dosbarthiad y gwahanol barthau atal.
Roedd ymchwiliad pellach i weithgaredd gwrthficrobaidd y cyfansoddion a brofwyd yn cynnwys pennu'r MIC a'r MBC ar gyfer pob cyfansoddyn. Roedd y canlyniadau'n amrywio ychydig (fel y dangosir yn Nhablau 2, 3 a Ffigur 10 (gweler ffeil y ffigur)), gyda chyfansoddion 7, 11, 13a a 15 yn cael eu hailddosbarthu fel y cyfansoddion gorau, yn ôl pob golwg. Roedd ganddynt yr un gwerthoedd MIC ac MBC isaf (39.06 μg/100 μL). Er bod gan gyfansoddion 7 ac 8 werthoedd MIC is (9.7 μg/100 μL), roedd eu gwerthoedd MBC yn uwch (78.125 μg/100 μL). Felly, fe'u hystyriwyd yn wannach na'r cyfansoddion a grybwyllwyd yn flaenorol. Fodd bynnag, y chwe chyfansoddyn hyn oedd y mwyaf effeithiol o'r rhai a brofwyd, gan fod eu gwerthoedd MBC yn is na 100 μg/100 μL.
Roedd cyfansoddion (10, 14, 18 a 19b) yn llai gweithredol o'i gymharu â chyfansoddion eraill a brofwyd gan fod eu gwerthoedd MBC yn amrywio o 156 i 312 μg/100 μL. Ar y llaw arall, cyfansoddion (8, 17 a 19a) oedd y lleiaf addawol gan mai ganddynt hwy oedd y gwerthoedd MBC uchaf (625, 625 a 1250 μg/100 μL, yn y drefn honno).
Yn olaf, yn ôl y lefelau goddefgarwch a ddangosir yn Nhabl 3, gellir rhannu'r cyfansoddion a brofwyd yn ddau gategori yn seiliedig ar eu dull gweithredu: cyfansoddion ag effaith bactericidal (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) a chyfansoddion ag effaith gwrthfacterol (6, 13b, 14, 17, 19a). Yn eu plith, mae cyfansoddion 7, 11, 13a a 15 yn cael eu ffafrio, sy'n arddangos gweithgaredd lladd ar grynodiad isel iawn (39.06 μg/100 μL).
Dangosodd deg o'r tair ar ddeg o gyfansoddion a brofwyd botensial yn erbyn Staphylococcus aureus (MRSA) sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau ac sy'n gwrthsefyll methisilin. Felly, argymhellir sgrinio pellach gyda mwy o bathogenau sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau (yn enwedig ynysyddion lleol sy'n cwmpasu bacteria Gram-bositif a Gram-negatif pathogenig) a burumau pathogenig, yn ogystal â phrofion cytotocsig ar bob cyfansoddyn i asesu ei ddiogelwch.
Cynhaliwyd astudiaethau docio moleciwlaidd i werthuso potensial y cyfansoddion a syntheseiddiwyd fel atalyddion protein rhwymo penisilin 2a (PBP2a) mewn Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA). Mae PBP2a yn ensym allweddol sy'n ymwneud â biosynthesis waliau celloedd bacteriol, ac mae atal yr ensym hwn yn ymyrryd â ffurfio waliau celloedd, gan arwain yn y pen draw at lysis bacteriol a marwolaeth celloedd1. Rhestrir y canlyniadau docio yn Nhabl 4 ac fe'u disgrifir yn fanylach yn y ffeil ddata atodol, ac mae'r canlyniadau'n dangos bod sawl cyfansoddyn wedi arddangos affinedd rhwymo cryf ar gyfer PBP2a, yn enwedig gweddillion safle gweithredol allweddol fel Lys 273, Lys 316, ac Arg 298. Roedd y rhyngweithiadau, gan gynnwys bondio hydrogen a π-stacio, yn debyg iawn i rai'r ligand cwinazolinon cyd-grisialedig (CCL), sy'n dangos potensial y cyfansoddion hyn fel atalyddion cryf.
Awgrymodd y data docio moleciwlaidd, ynghyd â pharamedrau cyfrifiadurol eraill, yn gryf mai ataliad PBP2a oedd y mecanwaith allweddol a oedd yn gyfrifol am y gweithgaredd gwrthfacterol a welwyd yn y cyfansoddion hyn. Datgelodd y sgoriau docio a gwerthoedd y gwyriad gwreiddyn cymedrig sgwâr (RMSD) ymhellach yr affinedd rhwymo a'r sefydlogrwydd, gan gefnogi'r ddamcaniaeth hon. Fel y dangosir yn Nhabl 4, er bod sawl cyfansoddyn wedi dangos affinedd rhwymo da, roedd gan rai cyfansoddion (e.e., 7, 9, 10, a 14) sgoriau docio uwch na'r ligand cyd-grisialedig, gan ddangos y gallent fod â rhyngweithiadau cryfach â gweddillion safle gweithredol PBP2a. Fodd bynnag, dangosodd y cyfansoddion mwyaf bioactif 6 a 13b sgoriau docio ychydig yn is (-5.98 a -5.63, yn y drefn honno) o'i gymharu â'r ligandau eraill. Mae hyn yn awgrymu, er y gellir defnyddio sgoriau docio i ragweld affinedd rhwymo, bod ffactorau eraill (e.e., sefydlogrwydd ligand a rhyngweithiadau moleciwlaidd yn yr amgylchedd biolegol) hefyd yn chwarae rhan allweddol wrth bennu gweithgaredd gwrthfacterol. Yn nodedig, roedd gwerthoedd RMSD yr holl gyfansoddion a syntheseiddiwyd islaw 2 Å, gan gadarnhau bod eu safleoedd docio yn gyson yn strwythurol â chyfluniad rhwymo'r ligand cyd-grisialedig, gan gefnogi ymhellach eu potensial fel atalyddion PBP2a cryf.
Er bod sgoriau docio a gwerthoedd RMS yn darparu rhagfynegiadau gwerthfawr, nid yw'r gydberthynas rhwng y canlyniadau docio hyn a gweithgaredd gwrthficrobaidd bob amser yn glir ar yr olwg gyntaf. Er bod ataliad PBP2a yn cael ei gefnogi'n gryf fel ffactor allweddol sy'n dylanwadu ar weithgaredd gwrthficrobaidd, mae sawl gwahaniaeth yn awgrymu bod priodweddau biolegol eraill hefyd yn chwarae rhan bwysig. Dangosodd cyfansoddion 6 a 13b y gweithgaredd gwrthficrobaidd uchaf, gyda diamedr parth ataliad o 4 cm a'r gwerthoedd MIC (9.7 μg/100 μL) ac MBC (78.125 μg/100 μL) isaf, er gwaethaf eu sgoriau docio is o'i gymharu â chyfansoddion 7, 9, 10 a 14. Mae hyn yn awgrymu, er bod ataliad PBP2a yn cyfrannu at weithgaredd gwrthficrobaidd, bod ffactorau fel hydoddedd, bioargaeledd a dynameg rhyngweithio yn yr amgylchedd bacteriol hefyd yn dylanwadu ar weithgaredd cyffredinol. Mae Ffigur 11 yn dangos eu safleoedd docio, sy'n dangos bod y ddau gyfansoddyn, hyd yn oed gyda sgoriau rhwymo cymharol isel, yn dal i allu rhyngweithio â gweddillion allweddol PBP2a, gan sefydlogi'r cymhlyg ataliad o bosibl. Mae hyn yn tynnu sylw at y ffaith, er bod docio moleciwlaidd yn darparu cipolwg pwysig ar ataliad PBP2a, bod rhaid ystyried ffactorau biolegol eraill i ddeall yn llawn effeithiau gwrthficrobaidd y cyfansoddion hyn yn y byd go iawn.
Gan ddefnyddio strwythur crisial PBP2a (ID PDB: 4CJN), adeiladwyd mapiau rhyngweithio 2D a 3D o'r cyfansoddion mwyaf gweithredol 6 a 13b wedi'u docio â phrotein rhwymo penisilin 2a (PBP2a) o Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA). Mae'r mapiau hyn yn cymharu patrymau rhyngweithio'r cyfansoddion hyn â'r ligand cwinasolinon cyd-grisialedig (CCL) wedi'i ail-docio, gan amlygu rhyngweithiadau allweddol megis bondio hydrogen, pentyrru π, a rhyngweithiadau ïonig.
Gwelwyd patrwm tebyg ar gyfer cyfansoddyn 7, a ddangosodd sgôr docio cymharol uchel (-6.32) a diamedr parth atal tebyg (3.9 cm) i gyfansoddyn 10. Fodd bynnag, roedd ei MIC (39.08 μg/100 μL) a'i MBC (39.06 μg/100 μL) yn sylweddol uwch, gan ddangos bod angen crynodiadau uwch i arddangos effaith gwrthfacterol. Mae hyn yn awgrymu, er bod cyfansoddyn 7 wedi dangos affinedd rhwymo cryf mewn astudiaethau docio, y gall ffactorau fel bioargaeledd, amsugno cellog, neu briodweddau ffisegemegol eraill gyfyngu ar ei effeithiolrwydd biolegol. Er bod cyfansoddyn 7 wedi dangos priodweddau bactericidal, roedd yn llai effeithiol wrth atal twf bacteria o'i gymharu â chyfansoddion 6 a 13b.
Dangosodd Cyfansoddyn 10 wahaniaeth mwy dramatig gyda'r sgôr docio uchaf (-6.40), gan nodi affinedd rhwymo cryf i PBP2a. Fodd bynnag, roedd ei ddiamedr parth atal (3.9 cm) yn gymharol â chyfansoddyn 7, ac roedd ei MBC (312 μg/100 μL) yn sylweddol uwch na chyfansoddion 6, 7, a 13b, gan nodi gweithgaredd bactericidal gwannach. Mae hyn yn awgrymu, er gwaethaf rhagfynegiadau docio da, fod cyfansoddyn 10 yn llai effeithiol wrth ladd MRSA oherwydd ffactorau cyfyngu eraill megis hydoddedd, sefydlogrwydd, neu athreiddedd gwael y bilen bacteriol. Mae'r canlyniadau hyn yn cefnogi'r ddealltwriaeth, er bod ataliad PBP2a yn chwarae rhan allweddol mewn gweithgaredd gwrthfacterol, nad yw'n egluro'n llawn y gwahaniaethau mewn gweithgaredd biolegol a welwyd ymhlith y cyfansoddion a brofwyd. Mae'r gwahaniaethau hyn yn awgrymu bod angen dadansoddiadau arbrofol pellach a gwerthusiadau biolegol manwl i egluro'n llawn y mecanweithiau gwrthfacterol dan sylw.
Mae'r canlyniadau docio moleciwlaidd yn Nhabl 4 a'r Ffeil Data Atodol yn tynnu sylw at y berthynas gymhleth rhwng sgoriau docio a gweithgaredd gwrthficrobaidd. Er bod gan gyfansoddion 6 a 13b sgoriau docio is na chyfansoddion 7, 9, 10, a 14, nhw sy'n arddangos y gweithgaredd gwrthficrobaidd uchaf. Mae eu mapiau rhyngweithio (a ddangosir yn Ffigur 11) yn dangos, er gwaethaf eu sgoriau rhwymo is, eu bod yn dal i ffurfio bondiau hydrogen sylweddol a rhyngweithiadau pentyrru π gyda gweddillion allweddol PBP2a a all sefydlogi'r cymhlyg ensym-atalydd mewn modd sy'n fuddiol yn fiolegol. Er gwaethaf y sgoriau docio cymharol isel o 6 a 13b, mae eu gweithgaredd gwrthficrobaidd gwell yn awgrymu y dylid ystyried priodweddau eraill fel hydoddedd, sefydlogrwydd, ac amsugno cellog ar y cyd â'r data docio wrth asesu potensial atalydd. Mae hyn yn tynnu sylw at bwysigrwydd cyfuno astudiaethau docio â dadansoddiad gwrthficrobaidd arbrofol i asesu potensial therapiwtig cyfansoddion newydd yn gywir.
Mae'r canlyniadau hyn yn tynnu sylw at y ffaith, er bod docio moleciwlaidd yn offeryn pwerus ar gyfer rhagweld affinedd rhwymo ac adnabod mecanweithiau atal posibl, na ddylid dibynnu arno ar ei ben ei hun i bennu effeithiolrwydd gwrthficrobaidd. Mae'r data moleciwlaidd yn awgrymu bod ataliad PBP2a yn ffactor allweddol sy'n dylanwadu ar weithgaredd gwrthficrobaidd, ond mae newidiadau mewn gweithgaredd biolegol yn awgrymu bod yn rhaid optimeiddio priodweddau ffisegemegol a ffarmacocinetig eraill i wella effeithiolrwydd therapiwtig. Dylai astudiaethau yn y dyfodol ganolbwyntio ar optimeiddio strwythur cemegol cyfansoddion 7 a 10 i wella bioargaeledd ac amsugno cellog, gan sicrhau bod rhyngweithiadau docio cryf yn cael eu cyfieithu i weithgaredd gwrthficrobaidd gwirioneddol. Bydd astudiaethau pellach, gan gynnwys bioassays ychwanegol a dadansoddiad perthynas strwythur-gweithgaredd (SAR), yn hanfodol i hyrwyddo ein dealltwriaeth o sut mae'r cyfansoddion hyn yn gweithredu fel atalyddion PBP2a ac i ddatblygu asiantau gwrthficrobaidd mwy effeithiol.
Dangosodd cyfansoddion a syntheseiddiwyd o 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl clorid 4 wahanol raddau o weithgarwch gwrthficrobaidd, gyda sawl cyfansoddyn yn dangos ataliad sylweddol o Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA). Datgelodd dadansoddiad perthynas strwythur-gweithgaredd (SAR) nodweddion strwythurol allweddol sy'n sail i effeithiolrwydd gwrthficrobaidd y cyfansoddion hyn.
Profwyd bod presenoldeb grwpiau acrylonitril ac anthracen yn hanfodol ar gyfer gwella gweithgaredd gwrthficrobaidd. Mae'r grŵp nitril hynod adweithiol mewn acrylonitril yn angenrheidiol i hwyluso rhyngweithiadau â phroteinau bacteriol, a thrwy hynny gyfrannu at briodweddau gwrthficrobaidd y cyfansoddyn. Dangosodd cyfansoddion sy'n cynnwys acrylonitril ac anthracen effeithiau gwrthficrobaidd cryfach yn gyson. Sefydlogodd aromatigrwydd y grŵp anthracen y cyfansoddion hyn ymhellach, gan wella eu gweithgaredd biolegol o bosibl.
Gwellodd cyflwyno cylchoedd heterocyclic effeithiolrwydd gwrthfacteria sawl deilliad yn sylweddol. Yn benodol, dangosodd deilliad bensothiasol 13b a deilliad acrylhydrasid 6 y gweithgaredd gwrthfacteria uchaf gyda pharth atal o tua 4 cm. Dangosodd y deilliadau heterocyclic hyn effeithiau biolegol mwy arwyddocaol, sy'n dangos bod y strwythur heterocyclic yn chwarae rhan allweddol yn yr effeithiau gwrthfacteria. Yn yr un modd, cyfrannodd pyrimidinethione yng nghyfansoddyn 9, thiopyrazole yng nghyfansoddyn 10, a chylch tetrazine yng nghyfansoddyn 11 at briodweddau gwrthfacteria'r cyfansoddion, gan amlygu ymhellach bwysigrwydd addasu heterocyclic.
Ymhlith y cyfansoddion a syntheseiddiwyd, roedd 6 a 13b yn sefyll allan am eu gweithgareddau gwrthfacteria rhagorol. Roedd crynodiad ataliol lleiaf (MIC) cyfansoddyn 6 yn 9.7 μg/100 μL, a'r crynodiad bactericidal lleiaf (MBC) oedd 78.125 μg/100 μL, gan amlygu ei allu rhagorol i glirio Staphylococcus aureus sy'n gwrthsefyll methisilin (MRSA). Yn yr un modd, roedd gan gyfansoddyn 13b barth ataliol o 4 cm a gwerthoedd MIC ac MBC isel, gan gadarnhau ei weithgaredd gwrthfacteria cryf. Mae'r canlyniadau hyn yn tynnu sylw at rolau allweddol grwpiau swyddogaethol acrylohydrasid a benzothiazole wrth bennu bioeffeithiolrwydd y cyfansoddion hyn.
Mewn cyferbyniad, dangosodd cyfansoddion 7, 10, a 14 weithgaredd gwrthfacteria cymedrol gyda pharthau atal yn amrywio o 3.65 i 3.9 cm. Roedd angen crynodiadau uwch ar y cyfansoddion hyn i ladd y bacteria'n llwyr, fel yr adlewyrchir gan eu gwerthoedd MIC a MBC cymharol uchel. Er bod y cyfansoddion hyn yn llai gweithredol na chyfansoddion 6 a 13b, roeddent yn dal i ddangos potensial gwrthfacteria sylweddol, gan awgrymu bod ymgorffori rhannau acrylonitril ac anthracene yn y cylch heterocyclic yn cyfrannu at eu heffaith gwrthfacteria.
Mae gan y cyfansoddion wahanol ddulliau gweithredu, rhai yn arddangos priodweddau bactericidal ac eraill yn arddangos effeithiau bacteriostatig. Mae cyfansoddion 7, 11, 13a, a 15 yn bactericidal ac mae angen crynodiadau is arnynt i ladd bacteria yn llwyr. Mewn cyferbyniad, mae cyfansoddion 6, 13b, a 14 yn bacteriostatig a gallant atal twf bacteria ar grynodiadau is, ond mae angen crynodiadau uwch arnynt i ladd bacteria yn llwyr.
At ei gilydd, mae'r dadansoddiad perthynas strwythur-gweithgaredd yn tynnu sylw at bwysigrwydd cyflwyno moieties acrylonitril ac anthracene a strwythurau heterocyclic i gyflawni gweithgaredd gwrthfacterol sylweddol. Mae'r canlyniadau hyn yn awgrymu y gallai optimeiddio'r cydrannau strwythurol hyn ac archwilio addasiadau pellach i wella hydoddedd a athreiddedd pilen arwain at ddatblygu cyffuriau gwrth-MRSA mwy effeithiol.
Cafodd yr holl adweithyddion a thoddyddion eu puro a'u sychu gan ddefnyddio gweithdrefnau safonol (El Gomhouria, yr Aifft). Penderfynwyd ar bwyntiau toddi gan ddefnyddio cyfarpar pwynt toddi electronig GallenKamp ac fe'u hadroddir heb eu cywiro. Cofnodwyd sbectrwm is-goch (IR) (cm⁻1) yn yr Adran Gemeg, Cyfadran y Gwyddorau, Prifysgol Ain Shams gan ddefnyddio pelenni potasiwm bromid (KBr) ar sbectromedr Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, UDA).
Cafwyd sbectrwm NMR 1H ar 300 MHz gan ddefnyddio sbectromedr NMR GEMINI (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, UDA) a sbectromedr NMR 300 MHz BRUKER (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Defnyddiwyd tetramethylsilane (TMS) fel safon fewnol gyda dimethyl sylffocsid deuteredig (DMSO-d₆). Perfformiwyd mesuriadau NMR yng Nghyfadran y Gwyddorau, Prifysgol Cairo, Giza, yr Aifft. Perfformiwyd dadansoddiad elfennol (CHN) gan ddefnyddio Dadansoddwr Elfennol Perkin-Elmer 2400 ac mae'r canlyniadau a gafwyd yn cytuno'n dda â'r gwerthoedd a gyfrifwyd.
Gwresogwyd cymysgedd o asid 3 (5 mmol) a thionyl clorid (5 ml) mewn baddon dŵr ar 65 °C am 4 awr. Tynnwyd gormod o thionyl clorid trwy ddistyllu o dan bwysau llai. Casglwyd y solid coch canlyniadol a'i ddefnyddio heb buro pellach. Pwynt toddi: 200-202 °C, cynnyrch: 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, heteroaromatization). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH₃anthracene), 155.34, 114.93 (CH₃=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Dadansoddwr. Wedi'i gyfrifo ar gyfer C18H10ClNO₃ (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Canfuwyd: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
Ar 0°C, diddymwyd 4 (2 mmol, 0.7 g) mewn diocsan anhydrus (20 ml) ac ychwanegwyd hydrasin hydrad (2 mmol, 0.16 ml, 80%) fesul diferion a'i droi am 1 awr. Casglwyd y solid a waddodwyd trwy hidlo ac ailgrisialwyd o ethanol i roi cyfansoddyn 6.
Crisialau gwyrdd, pwynt toddi 190-192 ℃, cynnyrch 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, cyfnewidiadwy), 7.69-8.51 (m, 18H, heteroaromatig), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Gwerth cyfrifedig ar gyfer C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Canfuwyd: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Toddwch 4 (2 mmol, 0.7 g) mewn 20 ml o doddiant dioxan anhydrus (sy'n cynnwys ychydig ddiferion o triethylamin), ychwanegwch phenylhydrazine/2-aminopyridine (2 mmol) a'i droi ar dymheredd ystafell am 1 a 2 awr, yn y drefn honno. Arllwyswch y cymysgedd adwaith i rew neu ddŵr ac asidwch ag asid hydroclorig gwanedig. Hidlwch y solid sydd wedi'i wahanu ac ailgrisialu o ethanol i gael 7 ac ailgrisialu o bensen i gael 8.
Crisialau gwyrdd, pwynt toddi 160-162 ℃, cynnyrch 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, cyfnewidiadwy), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatig); Gwerth cyfrifedig ar gyfer C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Canfuwyd: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
Diddymwyd 4 (2 mmol, 0.7 g) mewn 20 ml o doddiant diocsan anhydrus (yn cynnwys ychydig ddiferion o triethylamin), ychwanegwyd 2-aminopyridin (2 mmol, 0.25 g) a chymysgwyd y cymysgedd ar dymheredd ystafell am 2 awr. Arllwyswyd y cymysgedd adwaith i ddŵr iâ a'i asideiddio ag asid hydroclorig gwanedig. Hidlwyd y gwaddod a ffurfiwyd a'i ailgrisialu o bensen, gan roi crisialau gwyrdd o 8 gyda phwynt toddi o 146-148 °C a chynnyrch o 82.5%; sbectrwm is-goch (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, cyfnewidiadwy), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, heteroaromateiddio); Cyfrifwyd ar gyfer C23H15N3O (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Canfuwyd: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
Diddymwyd cyfansoddyn 4 (2 mmol, 0.7 g) mewn 20 ml o ddiocsan sych (yn cynnwys ychydig ddiferion o triethylamin a 2 mmol o thiourea/semicarbazide) a'i gynhesu o dan adlif am 2 awr. Anweddwyd y toddydd mewn gwactod. Ailgrisialwyd y gweddill o ddiocsan i roi cymysgedd.