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El sintón cloruro de 3-(antraceno-9-il)-2-cianoacriloilo 4 se sintetizó y se utilizó para sintetizar diversos compuestos heterocíclicos de alta actividad mediante su reacción con diversos nucleófilos nitrogenados. La estructura de cada compuesto heterocíclico sintetizado se caracterizó exhaustivamente mediante análisis espectroscópico y elemental. Diez de los trece nuevos compuestos heterocíclicos mostraron una eficacia prometedora contra bacterias resistentes a múltiples fármacos (SARM). Entre ellos, los compuestos 6, 7, 10, 13b y 14 mostraron la mayor actividad antibacteriana, con zonas de inhibición cercanas a los 4 cm. Sin embargo, los estudios de acoplamiento molecular revelaron que los compuestos tenían diferentes afinidades de unión con la proteína transportadora de penicilina 2a (PBP2a), un objetivo clave para la resistencia a SARM. Algunos compuestos, como los compuestos 7, 10 y 14, mostraron mayor afinidad de unión y estabilidad de interacción en el sitio activo de PBP2a en comparación con el ligando de quinazolinona cocristalizado. Por el contrario, los compuestos 6 y 13b tuvieron puntuaciones de acoplamiento más bajas, pero aun así exhibieron una actividad antibacteriana significativa, con el compuesto 6 teniendo los valores más bajos de MIC (9.7 μg/100 μL) y MBC (78.125 μg/100 μL). El análisis de acoplamiento reveló interacciones clave, incluyendo enlaces de hidrógeno y apilamiento π, particularmente con residuos como Lys 273, Lys 316 y Arg 298, que se identificaron como interactuantes con el ligando cocristalizado en la estructura cristalina de PBP2a. Estos residuos son esenciales para la actividad enzimática de PBP2a. Estos resultados sugieren que los compuestos sintetizados pueden servir como prometedores fármacos anti-MRSA, destacando la importancia de combinar el acoplamiento molecular con bioensayos para identificar candidatos terapéuticos efectivos.
En los primeros años de este siglo, los esfuerzos de investigación se centraron principalmente en el desarrollo de procedimientos y métodos nuevos y simples para la síntesis de varios sistemas heterocíclicos innovadores con actividad antimicrobiana utilizando materiales de partida fácilmente disponibles.
Las fracciones de acrilonitrilo se consideran importantes materias primas para la síntesis de numerosos sistemas heterocíclicos notables debido a su alta reactividad. Además, los derivados del cloruro de 2-cianoacriloílo se han utilizado ampliamente en los últimos años para el desarrollo y la síntesis de productos de vital importancia en el campo de las aplicaciones farmacológicas, como intermediarios farmacológicos1,2,3, precursores de agentes anti-VIH, antivirales, anticancerígenos, antibacterianos, antidepresivos y antioxidantes4,5,6,7,8,9,10. Recientemente, la eficacia biológica del antraceno y sus derivados, incluyendo sus propiedades antibióticas, anticancerígenas11,12, antibacterianas13,14,15 e insecticidas16,17, ha atraído gran atención18,19,20,21. Los compuestos antimicrobianos que contienen fracciones de acrilonitrilo y antraceno se muestran en las Figuras 1 y 2.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) (2021), la resistencia a los antimicrobianos (RAM) constituye una amenaza global para la salud y el desarrollo22,23,24,25. Los pacientes no pueden curarse, lo que resulta en hospitalizaciones más prolongadas y la necesidad de medicamentos más costosos, así como en un aumento de la mortalidad y la discapacidad. La falta de antimicrobianos eficaces a menudo provoca el fracaso del tratamiento de diversas infecciones, especialmente durante la quimioterapia y las cirugías mayores.
Según el informe de la Organización Mundial de la Salud de 2024, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) y E. coli se incluyen en la lista de patógenos prioritarios. Ambas bacterias son resistentes a numerosos antibióticos, por lo que representan infecciones difíciles de tratar y controlar, y existe una necesidad urgente de desarrollar nuevos compuestos antimicrobianos eficaces para abordar este problema. El antraceno y sus derivados son antimicrobianos bien conocidos que pueden actuar tanto sobre bacterias grampositivas como gramnegativas. El objetivo de este estudio es sintetizar un nuevo derivado que pueda combatir estos patógenos peligrosos para la salud.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) informa que muchos patógenos bacterianos son resistentes a múltiples antibióticos, incluyendo el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), una causa común de infección en la comunidad y en entornos sanitarios. Se ha informado que los pacientes con infecciones por SARM tienen una tasa de mortalidad un 64 % mayor que aquellos con infecciones sensibles a los fármacos. Además, la E. coli representa un riesgo global, ya que la última línea de defensa contra las enterobacterias resistentes a los carbapenémicos (es decir, la E. coli) es la colistina, pero recientemente se han reportado bacterias resistentes a la colistina en varios países. 22,23,24,25
Por lo tanto, según el Plan de Acción Mundial sobre la Resistencia a los Antimicrobianos de la Organización Mundial de la Salud26, existe una necesidad urgente de descubrir y sintetizar nuevos antimicrobianos. El gran potencial del antraceno y el acrilonitrilo como agentes antibacterianos27, antifúngicos28, anticancerígenos29 y antioxidantes30 se ha destacado en numerosos artículos publicados. En este sentido, se puede afirmar que estos derivados son buenos candidatos para su uso contra el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM).
Las revisiones bibliográficas previas nos motivaron a sintetizar nuevos derivados de estas clases. Por lo tanto, el presente estudio tuvo como objetivo desarrollar nuevos sistemas heterocíclicos que contengan fracciones de antraceno y acrilonitrilo, evaluar su eficacia antimicrobiana y antibacteriana e investigar sus posibles interacciones de unión con la proteína transportadora de penicilina 2a (PBP2a) mediante acoplamiento molecular. Con base en los estudios previos, el presente estudio continuó la síntesis, la evaluación biológica y el análisis computacional de sistemas heterocíclicos para identificar agentes prometedores contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) con potente actividad inhibidora de PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Nuestra investigación actual se centra en la síntesis y evaluación antimicrobiana de nuevos compuestos heterocíclicos que contienen fracciones de antraceno y acrilonitrilo. El cloruro de 3-(antraceno-9-il)-2-cianoacriloílo 4 se preparó y se utilizó como un componente básico para la construcción de nuevos sistemas heterocíclicos.
La estructura del compuesto 4 se determinó mediante datos espectrales. El espectro de RMN de 1H mostró la presencia de CH= a 9,26 ppm, el espectro de IR mostró la presencia de un grupo carbonilo a 1737 cm−1 y un grupo ciano a 2224 cm−1, y el espectro de RMN de 13CN también confirmó la estructura propuesta (véase la sección experimental).
La síntesis del cloruro de 3-(antraceno-9-il)-2-cianoacriloílo 4 se logró mediante hidrólisis de los grupos aromáticos 250, 41, 42, 53 con solución etanólica de hidróxido de sodio (10%) para dar los ácidos 354, 45, 56, que luego se trataron con cloruro de tionilo en un baño de agua para dar el derivado de cloruro de acriloílo 4 con alto rendimiento (88,5%), como se muestra en la Figura 3.
Para crear nuevos compuestos heterocíclicos con la eficacia antibacteriana esperada, se llevó a cabo la reacción del cloruro de acilo 4 con varios dinucleófilos.
El cloruro de ácido 4 se trató con hidrato de hidrazina a 0° durante una hora. Lamentablemente, no se obtuvo la pirazolona 5. El producto fue un derivado de acrilamida cuya estructura se confirmó mediante datos espectrales. Su espectro IR mostró bandas de absorción de C=O a 1720 cm−1, C≡N a 2228 cm−1 y NH a 3424 cm−1. El espectro de RMN de 1H mostró una señal de intercambio singlete de los protones de olefina y NH a 9,3 ppm (véase la sección experimental).
Se hicieron reaccionar dos moles del cloruro de ácido 4 con un mol de fenilhidrazina para obtener el derivado de N-fenilacriloilhidrazina 7 con un buen rendimiento (77 %) (Figura 5). La estructura de 7 se confirmó mediante espectroscopia infrarroja, que mostró la absorción de dos grupos C=O a 1691 y 1671 cm−1, la absorción del grupo CN a 2222 cm−1 y la absorción del grupo NH a 3245 cm−1. Su espectro de RMN de 1H mostró el grupo CH a 9,15 y 8,81 ppm, y el protón NH a 10,88 ppm (véase la sección experimental).
En este estudio, se investigó la reacción del cloruro de acilo 4 con 1,3-dinucleófilos. El tratamiento del cloruro de acilo 4 con 2-aminopiridina en 1,4-dioxano con TEA como base a temperatura ambiente produjo el derivado de acrilamida 8 (Figura 5), ​​cuya estructura se identificó mediante datos espectrales. Los espectros IR mostraron bandas de absorción de estiramiento de ciano a 2222 cm−1, NH a 3148 cm−1 y carbonilo a 1665 cm−1; los espectros de RMN de 1H confirmaron la presencia de protones de olefina a 9,14 ppm (véase la sección experimental).
El compuesto 4 reacciona con tiourea para formar la pirimidinetiona 9; el compuesto 4 reacciona con tiosemicarbazida para formar el derivado de tiopirazol 10 (Figura 5). Las estructuras de los compuestos 9 y 10 se confirmaron mediante análisis espectral y elemental (véase la sección Experimental).
El tetrazina-3-tiol 11 se preparó mediante la reacción del compuesto 4 con tiocarbazida como 1,4-dinucleófilo (Figura 5), ​​y su estructura se confirmó mediante espectroscopía y análisis elemental. En el espectro infrarrojo, el enlace C=N apareció a 1619 cm−1. Al mismo tiempo, su espectro de RMN de 1H retuvo señales multiplaca de protones aromáticos a 7,78–8,66 ppm y protones SH a 3,31 ppm (véase la sección experimental).
El cloruro de acriloílo 4 reacciona con 1,2-diaminobenceno, 2-aminotiofenol, ácido antranílico, 1,2-diaminoetano y etanolamina como 1,4-dinucleófilos para formar nuevos sistemas heterocíclicos (13-16).
Las estructuras de estos compuestos recién sintetizados se confirmaron mediante análisis espectral y elemental (véase la sección Experimental). El derivado 17 de 2-hidroxifenilacrilamida se obtuvo mediante reacción con 2-aminofenol como dinucleófilo (Figura 6), y su estructura se confirmó mediante análisis espectral y elemental. El espectro infrarrojo del compuesto 17 mostró que las señales C=O y C≡N aparecieron a 1681 y 2226 cm−1, respectivamente. Mientras tanto, su espectro de RMN de 1H retuvo la señal singlete del protón de olefina a 9,19 ppm, y la del protón OH a 9,82 ppm (véase la sección Experimental).
La reacción del cloruro de ácido 4 con un nucleófilo (p. ej., etilamina, 4-toluidina y 4-metoxianilina) en dioxano como disolvente y TEA como catalizador a temperatura ambiente produjo los derivados de acrilamida cristalinos verdes 18, 19a y 19b. Los datos elementales y espectrales de los compuestos 18, 19a y 19b confirmaron las estructuras de estos derivados (véase la sección experimental) (Figura 7).
Tras analizar la actividad antimicrobiana de diversos compuestos sintéticos, se obtuvieron diferentes resultados, como se muestra en la Tabla 1 y la Figura 8 (véase el archivo de la figura). Todos los compuestos probados mostraron diferentes grados de inhibición contra la bacteria grampositiva SARM, mientras que la bacteria gramnegativa Escherichia coli mostró resistencia completa a todos los compuestos. Los compuestos probados pueden dividirse en tres categorías según el diámetro de la zona de inhibición contra SARM. La primera categoría fue la más activa y consistió en cinco compuestos (6, 7, 10, 13b y 14). El diámetro de la zona de inhibición de estos compuestos fue cercano a los 4 cm; los compuestos más activos en esta categoría fueron los compuestos 6 y 13b. La segunda categoría fue moderadamente activa y consistió en otros cinco compuestos (11, 13a, 15, 18 y 19a). La zona de inhibición de estos compuestos osciló entre 3,3 y 3,65 cm, siendo el compuesto 11 el que mostró la zona de inhibición más grande, de 3,65 ± 0,1 cm. Por otro lado, el último grupo contenía tres compuestos (8, 17 y 19b) con la menor actividad antimicrobiana (menos de 3 cm). La Figura 9 muestra la distribución de las diferentes zonas de inhibición.
Una investigación más profunda de la actividad antimicrobiana de los compuestos probados implicó la determinación de la CMI y la CMB para cada compuesto. Los resultados variaron ligeramente (como se muestra en las Tablas 2, 3 y la Figura 10 (ver archivo de la figura)), con los compuestos 7, 11, 13a y 15 aparentemente siendo reclasificados como los mejores compuestos. Tuvieron los mismos valores más bajos de CMI y CMB (39,06 μg/100 μL). Aunque los compuestos 7 y 8 tuvieron valores de CMI más bajos (9,7 μg/100 μL), sus valores de CMB fueron más altos (78,125 μg/100 μL). Por lo tanto, se consideraron más débiles que los compuestos mencionados previamente. Sin embargo, estos seis compuestos fueron los más efectivos de los probados, ya que sus valores de CMB fueron inferiores a 100 μg/100 μL.
Los compuestos (10, 14, 18 y 19b) fueron menos activos en comparación con otros compuestos analizados, ya que sus valores de CMB oscilaron entre 156 y 312 μg/100 μL. Por otro lado, los compuestos (8, 17 y 19a) fueron los menos prometedores, ya que presentaron los valores más altos de CMB (625, 625 y 1250 μg/100 μL, respectivamente).
Finalmente, según los niveles de tolerancia mostrados en la Tabla 3, los compuestos analizados pueden dividirse en dos categorías según su modo de acción: compuestos con efecto bactericida (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) y compuestos con efecto antibacteriano (6, 13b, 14, 17, 19a). Entre ellos, se prefieren los compuestos 7, 11, 13a y 15, que presentan actividad letal a una concentración muy baja (39,06 μg/100 μL).
Diez de los trece compuestos analizados mostraron potencial contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) resistente a los antibióticos. Por lo tanto, se recomienda realizar más pruebas con patógenos más resistentes a los antibióticos (especialmente aislamientos locales que abarcan bacterias grampositivas y gramnegativas patógenas) y levaduras patógenas, así como pruebas citotóxicas de cada compuesto para evaluar su seguridad.
Se realizaron estudios de acoplamiento molecular para evaluar el potencial de los compuestos sintetizados como inhibidores de la proteína transportadora de penicilina 2a (PBP2a) en Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). La PBP2a es una enzima clave que participa en la biosíntesis de la pared celular bacteriana, y su inhibición interfiere en su formación, lo que finalmente provoca la lisis bacteriana y la muerte celular1. Los resultados del acoplamiento se enumeran en la Tabla 4 y se describen con más detalle en el archivo de datos complementario. Los resultados muestran que varios compuestos mostraron una fuerte afinidad de unión por la PBP2a, en particular residuos clave del sitio activo como Lys 273, Lys 316 y Arg 298. Las interacciones, incluyendo los enlaces de hidrógeno y el apilamiento π, fueron muy similares a las del ligando de quinazolinona cocristalizado (CCL), lo que indica el potencial de estos compuestos como potentes inhibidores.
Los datos de acoplamiento molecular, junto con otros parámetros computacionales, sugirieron firmemente que la inhibición de PBP2a fue el mecanismo clave responsable de la actividad antibacteriana observada de estos compuestos. Los valores de las puntuaciones de acoplamiento y la desviación cuadrática media (RMSD) revelaron aún más la afinidad y estabilidad de la unión, lo que respalda esta hipótesis. Como se muestra en la Tabla 4, si bien varios compuestos mostraron una buena afinidad de unión, algunos compuestos (p. ej., 7, 9, 10 y 14) tuvieron puntuaciones de acoplamiento más altas que el ligando cocristalizado, lo que indica que pueden tener interacciones más fuertes con los residuos del sitio activo de PBP2a. Sin embargo, los compuestos más bioactivos 6 y 13b mostraron puntuaciones de acoplamiento ligeramente más bajas (-5,98 y -5,63, respectivamente) en comparación con los otros ligandos. Esto sugiere que, si bien las puntuaciones de acoplamiento pueden usarse para predecir la afinidad de unión, otros factores (p. ej., la estabilidad del ligando y las interacciones moleculares en el entorno biológico) también desempeñan un papel clave en la determinación de la actividad antibacteriana. En particular, los valores de RMSD de todos los compuestos sintetizados fueron inferiores a 2 Å, lo que confirma que sus posiciones de acoplamiento son estructuralmente consistentes con la conformación de unión del ligando cocristalizado, lo que respalda aún más su potencial como potentes inhibidores de PBP2a.
Aunque las puntuaciones de acoplamiento y los valores RMS proporcionan predicciones valiosas, la correlación entre estos resultados de acoplamiento y la actividad antimicrobiana no siempre es clara a primera vista. Si bien la inhibición de PBP2a se considera un factor clave que influye en la actividad antimicrobiana, varias diferencias sugieren que otras propiedades biológicas también desempeñan un papel importante. Los compuestos 6 y 13b mostraron la mayor actividad antimicrobiana, con un diámetro de zona de inhibición de 4 cm y los valores más bajos de MIC (9,7 μg/100 μL) y MBC (78,125 μg/100 μL), a pesar de sus puntuaciones de acoplamiento más bajas en comparación con los compuestos 7, 9, 10 y 14. Esto sugiere que, si bien la inhibición de PBP2a contribuye a la actividad antimicrobiana, factores como la solubilidad, la biodisponibilidad y la dinámica de interacción en el entorno bacteriano también influyen en la actividad general. La Figura 11 muestra sus posiciones de acoplamiento, lo que indica que ambos compuestos, incluso con valores de unión relativamente bajos, aún pueden interactuar con residuos clave de PBP2a, lo que podría estabilizar el complejo de inhibición. Esto resalta que, si bien el acoplamiento molecular proporciona información importante sobre la inhibición de PBP2a, se deben considerar otros factores biológicos para comprender completamente los efectos antimicrobianos de estos compuestos en la práctica clínica.
Utilizando la estructura cristalina de PBP2a (PDB ID: 4CJN), se construyeron mapas de interacción 2D y 3D de los compuestos más activos 6 y 13b acoplados a la proteína transportadora de penicilina 2a (PBP2a) de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). Estos mapas comparan los patrones de interacción de estos compuestos con el ligando de quinazolinona (CCL) cocristalizado y reacoplado, destacando interacciones clave como el enlace de hidrógeno, el apilamiento π y las interacciones iónicas.
Se observó un patrón similar para el compuesto 7, que mostró una puntuación de acoplamiento relativamente alta (-6,32) y un diámetro de zona de inhibición similar (3,9 cm) al compuesto 10. Sin embargo, su CMI (39,08 μg/100 μL) y CMB (39,06 μg/100 μL) fueron significativamente mayores, lo que indica que requirió concentraciones más altas para exhibir efecto antibacteriano. Esto sugiere que, si bien el compuesto 7 mostró una fuerte afinidad de unión en estudios de acoplamiento, factores como la biodisponibilidad, la captación celular u otras propiedades fisicoquímicas pueden limitar su eficacia biológica. Si bien el compuesto 7 mostró propiedades bactericidas, fue menos eficaz en la inhibición del crecimiento bacteriano en comparación con los compuestos 6 y 13b.
El compuesto 10 mostró una diferencia más drástica con la puntuación de acoplamiento más alta (-6,40), lo que indica una fuerte afinidad de unión a PBP2a. Sin embargo, su diámetro de zona de inhibición (3,9 cm) fue comparable al del compuesto 7, y su MBC (312 μg/100 μL) fue significativamente mayor que el de los compuestos 6, 7 y 13b, lo que indica una actividad bactericida más débil. Esto sugiere que, a pesar de las buenas predicciones de acoplamiento, el compuesto 10 fue menos eficaz para eliminar SARM debido a otros factores limitantes como la solubilidad, la estabilidad o la baja permeabilidad de la membrana bacteriana. Estos resultados respaldan la comprensión de que, si bien la inhibición de PBP2a desempeña un papel clave en la actividad antibacteriana, no explica por completo las diferencias en la actividad biológica observadas entre los compuestos probados. Estas diferencias sugieren que se necesitan más análisis experimentales y evaluaciones biológicas exhaustivas para dilucidar por completo los mecanismos antibacterianos implicados.
Los resultados del acoplamiento molecular en la Tabla 4 y el Archivo de Datos Suplementarios resaltan la compleja relación entre las puntuaciones de acoplamiento y la actividad antimicrobiana. Aunque los compuestos 6 y 13b tienen puntuaciones de acoplamiento más bajas que los compuestos 7, 9, 10 y 14, exhiben la mayor actividad antimicrobiana. Sus mapas de interacción (mostrados en la Figura 11) indican que, a pesar de sus puntuaciones de unión más bajas, aún forman enlaces de hidrógeno significativos e interacciones de apilamiento π con residuos clave de PBP2a que pueden estabilizar el complejo enzima-inhibidor de una manera biológicamente beneficiosa. A pesar de las puntuaciones de acoplamiento relativamente bajas de 6 y 13b, su actividad antimicrobiana mejorada sugiere que otras propiedades como la solubilidad, la estabilidad y la captación celular deben considerarse junto con los datos de acoplamiento al evaluar el potencial inhibidor. Esto resalta la importancia de combinar estudios de acoplamiento con análisis antimicrobianos experimentales para evaluar con precisión el potencial terapéutico de nuevos compuestos.
Estos resultados resaltan que, si bien el acoplamiento molecular es una herramienta poderosa para predecir la afinidad de unión e identificar posibles mecanismos de inhibición, no debe confiarse únicamente en él para determinar la eficacia antimicrobiana. Los datos moleculares sugieren que la inhibición de PBP2a es un factor clave que influye en la actividad antimicrobiana, pero los cambios en la actividad biológica sugieren que otras propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas deben optimizarse para mejorar la eficacia terapéutica. Los estudios futuros deben centrarse en optimizar la estructura química de los compuestos 7 y 10 para mejorar la biodisponibilidad y la captación celular, asegurando que las fuertes interacciones de acoplamiento se traduzcan en actividad antimicrobiana real. Estudios adicionales, incluyendo bioensayos adicionales y análisis de la relación estructura-actividad (SAR), serán cruciales para profundizar nuestra comprensión de cómo estos compuestos funcionan como inhibidores de PBP2a y para desarrollar agentes antimicrobianos más efectivos.
Los compuestos sintetizados a partir del cloruro de 3-(antraceno-9-il)-2-cianoacriloilo 4 mostraron diversos grados de actividad antimicrobiana, y varios de ellos demostraron una inhibición significativa del Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). El análisis de la relación estructura-actividad (SAR) reveló características estructurales clave que subyacen a la eficacia antimicrobiana de estos compuestos.
La presencia de grupos acrilonitrilo y antraceno resultó crucial para potenciar la actividad antimicrobiana. El grupo nitrilo, altamente reactivo en el acrilonitrilo, es necesario para facilitar las interacciones con las proteínas bacterianas, contribuyendo así a las propiedades antimicrobianas del compuesto. Los compuestos que contienen acrilonitrilo y antraceno demostraron sistemáticamente efectos antimicrobianos más potentes. La aromaticidad del grupo antraceno estabilizó aún más estos compuestos, lo que podría potenciar su actividad biológica.
La introducción de anillos heterocíclicos mejoró significativamente la eficacia antibacteriana de varios derivados. En particular, el derivado de benzotiazol 13b y el derivado de acrilhidrazida 6 mostraron la mayor actividad antibacteriana, con una zona de inhibición de aproximadamente 4 cm. Estos derivados heterocíclicos mostraron efectos biológicos más significativos, lo que indica que la estructura heterocíclica desempeña un papel clave en los efectos antibacterianos. Asimismo, la pirimidinetiona del compuesto 9, el tiopirazol del compuesto 10 y el anillo de tetrazina del compuesto 11 contribuyeron a las propiedades antibacterianas de los compuestos, lo que resalta aún más la importancia de la modificación heterocíclica.
Entre los compuestos sintetizados, el 6 y el 13b destacaron por su excelente actividad antibacteriana. La concentración mínima inhibitoria (CMI) del compuesto 6 fue de 9,7 μg/100 μL y la concentración mínima bactericida (CMB) de 78,125 μg/100 μL, lo que destaca su excelente capacidad para eliminar Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). De igual forma, el compuesto 13b presentó una zona de inhibición de 4 cm y bajos valores de CMI y CMB, lo que confirma su potente actividad antibacteriana. Estos resultados resaltan el papel clave de los grupos funcionales acrilohidrazida y benzotiazol en la determinación de la bioeficacia de estos compuestos.
En cambio, los compuestos 7, 10 y 14 mostraron una actividad antibacteriana moderada, con zonas de inhibición de entre 3,65 y 3,9 cm. Estos compuestos requirieron concentraciones más altas para eliminar completamente las bacterias, como lo reflejan sus valores relativamente altos de CMI y CMB. Aunque estos compuestos fueron menos activos que los compuestos 6 y 13b, aun así mostraron un potencial antibacteriano significativo, lo que sugiere que la incorporación de fracciones de acrilonitrilo y antraceno en el anillo heterocíclico contribuye a su efecto antibacteriano.
Los compuestos tienen diferentes modos de acción; algunos presentan propiedades bactericidas y otros efectos bacteriostáticos. Los compuestos 7, 11, 13a y 15 son bactericidas y requieren concentraciones más bajas para eliminar completamente las bacterias. Por el contrario, los compuestos 6, 13b y 14 son bacteriostáticos y pueden inhibir el crecimiento bacteriano a concentraciones más bajas, pero requieren concentraciones más altas para eliminar completamente las bacterias.
En general, el análisis de la relación estructura-actividad destaca la importancia de introducir fracciones de acrilonitrilo y antraceno, así como estructuras heterocíclicas, para lograr una actividad antibacteriana significativa. Estos resultados sugieren que la optimización de estos componentes estructurales y la exploración de nuevas modificaciones para mejorar la solubilidad y la permeabilidad de la membrana podrían conducir al desarrollo de fármacos anti-SAMR más eficaces.
Todos los reactivos y disolventes se purificaron y secaron mediante procedimientos estándar (El Gomhouria, Egipto). Los puntos de fusión se determinaron con un aparato electrónico de punto de fusión GallenKamp y se presentan sin corrección. Los espectros infrarrojos (IR) (cm⁻¹) se registraron en el Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Ain Shams, utilizando pastillas de bromuro de potasio (KBr) en un espectrómetro FTIR Thermo Electron Nicolet iS10 (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU.).
Los espectros de RMN de 1H se obtuvieron a 300 MHz utilizando un espectrómetro de RMN GEMINI (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, EE. UU.) y un espectrómetro de RMN BRUKER de 300 MHz (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Se utilizó tetrametilsilano (TMS) como estándar interno con dimetilsulfóxido deuterado (DMSO-d₆). Las mediciones de RMN se realizaron en la Facultad de Ciencias de la Universidad de El Cairo, Giza, Egipto. El análisis elemental (CHN) se realizó con un analizador elemental Perkin-Elmer 2400 y los resultados obtenidos concuerdan con los valores calculados.
Una mezcla de ácido 3 (5 mmol) y cloruro de tionilo (5 ml) se calentó en un baño de agua a 65 °C durante 4 h. El exceso de cloruro de tionilo se eliminó por destilación a presión reducida. El sólido rojo resultante se recogió y se utilizó sin purificación adicional. Punto de fusión: 200-202 °C, rendimiento: 88,5 %. IR (KBr, ν, cm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). RMN 1H (400 MHz, DMSO-d₃) δ (ppm): 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, heteroaromatización). RMN de 13C (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115,11 (C≡N), 124,82–130,53 (CH antraceno), 155,34, 114,93 (CH=C–C=O), 162,22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291,73111. Analista. Calculado para C₁₄H₁₂ClNO (291,73): C, 74,11; H, 3,46; N, 4,80. Encontrado: C, 74,41; H, 3,34; N, 4,66 %.
A 0 °C, se disolvió 4 (2 mmol, 0,7 g) en dioxano anhidro (20 ml) y se añadió gota a gota hidrato de hidrazina (2 mmol, 0,16 ml, 80 %) y se agitó durante 1 h. El sólido precipitado se recogió por filtración y se recristalizó en etanol para obtener el compuesto 6.
Cristales verdes, punto de fusión 190-192 ℃, rendimiento 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, intercambiable), 7,69-8,51 (m, 18H, heteroaromático), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=); Valor calculado para C33H21N3O (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Encontrado: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05%.
Disuelva 4 (2 mmol, 0,7 g) en 20 ml de solución de dioxano anhidro (con unas gotas de trietilamina), añada fenilhidrazina/2-aminopiridina (2 mmol) y agite a temperatura ambiente durante 1 y 2 h, respectivamente. Vierta la mezcla de reacción en hielo o agua y acidifique con ácido clorhídrico diluido. Filtre el sólido separado y recristalice en etanol para obtener 7 y en benceno para obtener 8.
Cristales verdes, punto de fusión 160-162 ℃, rendimiento 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, intercambiable), 9,15 (s, 1H, CH=), 8,81 (s, 1H, CH=), 6,78-8,58 (m, 23H, heteroaromático); Valor calculado para C42H26N4O2 (618,68): C, 81,54; H, 4,24; N, 9,06. Encontrado: C, 81,96; H, 3,91; N, 8,91%.
Se disolvió 4 (2 mmol, 0,7 g) en 20 ml de solución de dioxano anhidro (con unas gotas de trietilamina), se añadió 2-aminopiridina (2 mmol, 0,25 g) y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 2 h. La mezcla de reacción se vertió en agua helada y se acidificó con ácido clorhídrico diluido. El precipitado formado se filtró y se recristalizó en benceno, obteniéndose cristales verdes de 8 con un punto de fusión de 146-148 °C y un rendimiento del 82,5 %; espectro infrarrojo (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. RMN 1H (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8,78 (s, H, NH, intercambiable), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, heteroaromatización); Calculado para C₂₃H₁₃N₃O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Resultados: C, 78,93; H, 3,97; N, 12,36 %.
El compuesto 4 (2 mmol, 0,7 g) se disolvió en 20 ml de dioxano seco (que contenía unas gotas de trietilamina y 2 mmol de tiourea/semicarbazida) y se calentó a reflujo durante 2 h. El disolvente se evaporó al vacío. El residuo se recristalizó en dioxano para obtener una mezcla.