Gracias por visitar nature.com. La versión de navegador que está utilizando tiene compatibilidad limitada con CSS. Para una mejor experiencia, le recomendamos usar la versión más reciente de su navegador (o desactivar el modo de compatibilidad en Internet Explorer). Además, para garantizar la continuidad del soporte, este sitio no incluirá estilos ni JavaScript.
El sintón 3-(antracen-9-il)-2-cianoacrilil cloruro 4 se sintetizó y se utilizó para sintetizar una variedad de compuestos heterocíclicos altamente activos mediante su reacción con varios nucleófilos de nitrógeno. 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 multirresistentes (MRSA). Entre ellos, los compuestos 6, 7, 10, 13b y 14 mostraron la mayor actividad antibacteriana con zonas de inhibición cercanas a 4 cm. Sin embargo, los estudios de acoplamiento molecular revelaron que los compuestos tenían diferentes afinidades de unión a la proteína de unión a penicilina 2a (PBP2a), un objetivo clave para la resistencia de MRSA. Algunos compuestos, como 7, 10 y 14, mostraron una mayor afinidad de unión y estabilidad de interacción en el sitio activo de PBP2a en comparación con el ligando quinazolinona cocristalizado. En contraste, los compuestos 6 y 13b presentaron puntuaciones de acoplamiento más bajas, pero aun así exhibieron una actividad antibacteriana significativa. El compuesto 6 presentó 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, los cuales fueron identificados como interactuando 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 podrían ser fármacos prometedores contra MRSA, lo que resalta la importancia de combinar el acoplamiento molecular con bioensayos para identificar candidatos terapéuticos eficaces.
En los primeros años de este siglo, los esfuerzos de investigación se centraron principalmente en el desarrollo de procedimientos y métodos nuevos y sencillos para la síntesis de varios sistemas heterocíclicos innovadores con actividad antimicrobiana, utilizando materias primas fácilmente disponibles.
Los fragmentos de acrilonitrilo se consideran materiales de partida importantes para la síntesis de muchos sistemas heterocíclicos notables debido a que son compuestos altamente reactivos. Además, los derivados de cloruro de 2-cianoacrililo 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, tales como intermedios de fármacos1,2,3, 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 mucha atención18,19,20,21. Los compuestos antimicrobianos que contienen fragmentos 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) representa una amenaza global para la salud y el desarrollo22,23,24,25. Los pacientes no pueden curarse, lo que conlleva estancias hospitalarias más prolongadas y la necesidad de medicamentos más costosos, además de un aumento de la mortalidad y la discapacidad. La falta de antimicrobianos eficaces suele provocar 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 Escherichia coli figuran en la lista de patógenos prioritarios. Ambas bacterias son resistentes a muchos antibióticos, por lo que representan infecciones difíciles de tratar y controlar. Existe una necesidad urgente de desarrollar nuevos compuestos antimicrobianos eficaces para abordar este problema. El antraceno y sus derivados son antimicrobianos bien conocidos que actúan tanto contra bacterias Gram positivas como Gram negativas. El objetivo de este estudio es sintetizar un nuevo derivado capaz de combatir estos patógenos peligrosos para la salud.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) informa que muchos patógenos bacterianos son resistentes a múltiples antibióticos, incluido 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 porque la última línea de defensa contra las Enterobacteriaceae resistentes a los carbapenémicos (es decir, la E. coli) es la colistina, pero recientemente se han notificado bacterias resistentes a la colistina en varios países. 22,23,24,25
Por lo tanto, según el Plan de Acción Mundial de la Organización Mundial de la Salud sobre la Resistencia a los Antimicrobianos26, 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 Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM).
Las revisiones de la literatura previa nos motivaron a sintetizar nuevos derivados en estas clases. Por lo tanto, el presente estudio tuvo como objetivo desarrollar nuevos sistemas heterocíclicos que contienen fragmentos de antraceno y acrilonitrilo, evaluar su eficacia antimicrobiana y antibacteriana, e investigar sus posibles interacciones de unión con la proteína de unión a penicilina 2a (PBP2a) mediante acoplamiento molecular. Partiendo de 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 (MRSA) 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 fragmentos de antraceno y acrilonitrilo. Se preparó el cloruro de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacrililo 4 y se utilizó como bloque de construcción para la síntesis de nuevos sistemas heterocíclicos.
La estructura del compuesto 4 se determinó utilizando datos espectrales. El espectro de 1H-NMR mostró la presencia de CH= a 9,26 ppm, el espectro IR mostró la presencia de un grupo carbonilo a 1737 cm−1 y un grupo ciano a 2224 cm−1, y el espectro de 13CNMR también confirmó la estructura propuesta (véase la sección experimental).
La síntesis de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacril cloruro 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 fueron tratados con cloruro de tionilo en un baño de agua para dar el derivado de cloruro de acriloilo 4 con un 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 °C 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 singlete de intercambio de los protones olefínicos y los protones NH a 9,3 ppm (véase la sección experimental).
Dos moles de cloruro de ácido 4 reaccionaron con un mol de fenilhidrazina para obtener el derivado de N-fenilacrililhidrazina 7 con un buen rendimiento (77%) (Figura 5). La estructura de 7 se confirmó mediante datos de espectroscopia infrarroja, que mostraron absorción de dos grupos C=O a 1691 y 1671 cm−1, absorción del grupo CN a 2222 cm−1 y absorción del grupo NH a 3245 cm−1, y su espectro de 1H-NMR 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 dar pirimidinetiona 9; el compuesto 4 reacciona con tiosemicarbazida para dar 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 espectroscopia y análisis elemental. En el espectro infrarrojo, el enlace C=N apareció a 1619 cm−1. Asimismo, su espectro de RMN de 1H conservó 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 acriloilo 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 de 2-hidroxifenilacrilamida 17 se obtuvo por 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 1H-NMR conservó la señal singlete del protón olefínico a 9,19 ppm, y el protón OH apareció a 9,82 ppm (véase la sección experimental).
La reacción del cloruro de ácido 4 con un nucleófilo (por ejemplo, etilamina, 4-toluidina y 4-metoxianilina) en dioxano como disolvente y TEA como catalizador a temperatura ambiente produjo 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).
Después de evaluar la actividad antimicrobiana de varios compuestos sintéticos, se obtuvieron diferentes resultados como se muestra en la Tabla 1 y la Figura 8 (ver archivo de figuras). Todos los compuestos probados mostraron diferentes grados de inhibición contra la bacteria Gram-positiva MRSA, mientras que la bacteria Gram-negativa Escherichia coli mostró resistencia completa a todos los compuestos. Los compuestos probados se pueden dividir en tres categorías según el diámetro de la zona de inhibición contra MRSA. 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 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, con el compuesto 11 mostrando 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.
La investigación adicional de la actividad antimicrobiana de los compuestos probados incluyó la determinación de la CIM 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 figuras)), y los compuestos 7, 11, 13a y 15 aparentemente se reclasificaron como los mejores compuestos. Tenían los mismos valores más bajos de CIM y CMB (39,06 μg/100 μL). Aunque los compuestos 7 y 8 tenían valores de CIM más bajos (9,7 μg/100 μL), sus valores de CMB eran más altos (78,125 μg/100 μL). Por lo tanto, se consideraron menos potentes que los compuestos mencionados anteriormente. Sin embargo, estos seis compuestos fueron los más efectivos de los probados, ya que sus valores de CMB estaban por debajo de 100 μg/100 μL.
Los compuestos (10, 14, 18 y 19b) fueron menos activos en comparación con otros compuestos probados, 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 de CMB más altos (625, 625 y 1250 μg/100 μL, respectivamente).
Finalmente, según los niveles de tolerancia mostrados en la Tabla 3, los compuestos analizados se pueden dividir 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 bactericida 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), un microorganismo resistente a los antibióticos. Por lo tanto, se recomienda realizar pruebas adicionales con patógenos más resistentes a los antibióticos (especialmente cepas locales que incluyan bacterias patógenas grampositivas y gramnegativas) y levaduras patógenas, así como realizar pruebas de citotoxicidad 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 de unión a penicilina 2a (PBP2a) en Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA). La PBP2a es una enzima clave involucrada en la biosíntesis de la pared celular bacteriana, y la inhibición de esta enzima interfiere con la formación de la pared celular, lo que finalmente conduce a 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 suplementarios, y los resultados muestran que varios compuestos exhibieron una fuerte afinidad de unión a la PBP2a, particularmente a residuos clave del sitio activo como Lys 273, Lys 316 y Arg 298. Las interacciones, incluyendo enlaces de hidrógeno y 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 era el mecanismo clave responsable de la actividad antibacteriana observada de estos compuestos. Las puntuaciones de acoplamiento y los valores de desviación cuadrática media (RMSD) revelaron además la afinidad de unión y la estabilidad, apoyando esta hipótesis. Como se muestra en la Tabla 4, si bien varios compuestos mostraron una buena afinidad de unión, algunos compuestos (por ejemplo, 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 (por ejemplo, la estabilidad del ligando y las interacciones moleculares en el entorno biológico) también juegan un papel clave en la determinación de la actividad antibacteriana. Cabe destacar que los valores de RMSD de todos los compuestos sintetizados fueron inferiores a 2 Å, lo que confirma que sus conformaciones 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 está fuertemente respaldada como un factor clave que influye en la actividad antimicrobiana, varias diferencias sugieren que otras propiedades biológicas también juegan 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 conformaciones de acoplamiento, lo que indica que ambos compuestos, incluso con puntuaciones de unión relativamente bajas, son capaces de interactuar con residuos clave de PBP2a, estabilizando potencialmente el complejo de inhibición. Esto subraya que, si bien el acoplamiento molecular proporciona información importante sobre la inhibición de PBP2a, deben considerarse otros factores biológicos para comprender plenamente los efectos antimicrobianos reales de estos compuestos.
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 de unión a penicilina 2a (PBP2a) de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). Estos mapas comparan los patrones de interacción de estos compuestos con el ligando de quinazolinona cocristalizado (CCL) re-acoplado, destacando interacciones clave como enlaces de hidrógeno, apilamiento π e 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 del compuesto 10. Sin embargo, su CIM (39,08 μg/100 μL) y CMB (39,06 μg/100 μL) fueron significativamente más altas, lo que indica que requirió concentraciones más elevadas para exhibir un efecto antibacteriano. Esto sugiere que, si bien el compuesto 7 mostró una fuerte afinidad de unión en los estudios de acoplamiento, factores como la biodisponibilidad, la captación celular u otras propiedades fisicoquímicas pueden limitar su eficacia biológica. Aunque 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 marcada 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 CMB (312 μg/100 μL) fue significativamente mayor que la 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 MRSA debido a otros factores limitantes como la solubilidad, la estabilidad o la baja permeabilidad de la membrana bacteriana. Estos resultados respaldan la idea de que, si bien la inhibición de PBP2a desempeña un papel clave en la actividad antibacteriana, no explica completamente las diferencias en la actividad biológica observadas entre los compuestos probados. Estas diferencias sugieren que se necesitan más análisis experimentales y evaluaciones biológicas en profundidad para dilucidar completamente los mecanismos antibacterianos involucrados.
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. Si bien 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 manera biológicamente beneficiosa. A pesar de las puntuaciones de acoplamiento relativamente bajas de 6 y 13b, su mayor actividad antimicrobiana 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 los estudios de acoplamiento con el análisis antimicrobiano experimental para evaluar con precisión el potencial terapéutico de nuevos compuestos.
Estos resultados destacan que, si bien el acoplamiento molecular es una herramienta poderosa para predecir la afinidad de unión e identificar posibles mecanismos de inhibición, no debe utilizarse de forma aislada 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 indican que deben optimizarse otras propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas para mejorar la eficacia terapéutica. Los estudios futuros deberían 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 una actividad antimicrobiana real. Estudios adicionales, incluyendo bioensayos complementarios y análisis de la relación estructura-actividad (SAR), serán fundamentales para comprender mejor cómo funcionan estos compuestos como inhibidores de PBP2a y para desarrollar agentes antimicrobianos más eficaces.
Los compuestos sintetizados a partir del cloruro de 3-(antracen-9-il)-2-cianoacrililo 4 mostraron distintos grados de actividad antimicrobiana, y varios de ellos demostraron una inhibición significativa de 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 los grupos acrilonitrilo y antraceno resultó fundamental para potenciar la actividad antimicrobiana. El grupo nitrilo, altamente reactivo, del acrilonitrilo es necesario para facilitar la interacción con las proteínas bacterianas, contribuyendo así a las propiedades antimicrobianas del compuesto. Los compuestos que contienen tanto acrilonitrilo como antraceno demostraron consistentemente efectos antimicrobianos más potentes. La aromaticidad del grupo antraceno estabilizó aún más estos compuestos, potenciando potencialmente 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 en el compuesto 9, el tiopirazol en el compuesto 10 y el anillo de tetrazina en el compuesto 11 contribuyeron a las propiedades antibacterianas de los compuestos, lo que subraya 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) fue de 78,125 μg/100 μL, lo que subraya su excelente capacidad para eliminar Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). De manera similar, 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 fundamental de los grupos funcionales acrilohidrazida y benzotiazol en la determinación de la bioeficacia de estos compuestos.
En contraste, los compuestos 7, 10 y 14 mostraron una actividad antibacteriana moderada, con zonas de inhibición que oscilaron entre 3,65 y 3,9 cm. Estos compuestos requirieron concentraciones más altas para eliminar completamente las bacterias, como lo reflejan sus valores relativamente elevados de CIM y CMB. Si bien estos compuestos fueron menos activos que los compuestos 6 y 13b, aún mostraron un potencial antibacteriano significativo, lo que sugiere que la incorporación de fragmentos de acrilonitrilo y antraceno en el anillo heterocíclico contribuye a su efecto antibacteriano.
Los compuestos presentan distintos mecanismos de acción: algunos tienen propiedades bactericidas y otros, efectos bacteriostáticos. Los compuestos 7, 11, 13a y 15 son bactericidas y requieren concentraciones bajas para eliminar completamente las bacterias. Por el contrario, los compuestos 6, 13b y 14 son bacteriostáticos y pueden inhibir el crecimiento bacteriano a bajas concentraciones, pero requieren concentraciones más altas para eliminar completamente las bacterias.
En general, el análisis de la relación estructura-actividad subraya la importancia de introducir fragmentos 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 modificaciones adicionales para mejorar la solubilidad y la permeabilidad de la membrana podrían conducir al desarrollo de fármacos más eficaces contra el SARM.
Todos los reactivos y disolventes se purificaron y secaron siguiendo procedimientos estándar (El Gomhouria, Egipto). Los puntos de fusión se determinaron con un aparato electrónico de punto de fusión GallenKamp y se informan sin corrección. Los espectros infrarrojos (IR) (cm⁻¹) se registraron en el Departamento de Química de la Facultad de Ciencias de la 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 patrón 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 llevó a cabo con un analizador elemental Perkin-Elmer 2400 y los resultados obtenidos concuerdan satisfactoriamente 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). 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) 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 C18H10ClNO (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 %), agitando 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 (que contiene 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 recristalice 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%.
4 (2 mmol, 0,7 g) se disolvió en 20 ml de solución de dioxano anhidro (que contenía 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 a partir de 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 de 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 C23H15N3O (348,38): C, 79,07; H, 4,33; N, 12,03. Encontrado: 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.