nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે જે બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છો તેમાં મર્યાદિત CSS સપોર્ટ છે. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે નવીનતમ બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડ બંધ કરો). વધુમાં, સતત સપોર્ટ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, આ સાઇટમાં સ્ટાઇલ અથવા JavaScript શામેલ હશે નહીં.
સિન્થોન 3-(એન્થ્રેસેન-9-yl)-2-સાયનોએક્રીલોયલ ક્લોરાઇડ 4 ને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને વિવિધ નાઇટ્રોજન ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ સાથે તેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા વિવિધ પ્રકારના અત્યંત સક્રિય હેટરોસાયક્લિક સંયોજનોનું સંશ્લેષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું. દરેક સંશ્લેષિત હેટરોસાયક્લિક સંયોજનની રચનાને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક અને એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને સંપૂર્ણ રીતે વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી. તેર નવલકથા હેટરોસાયક્લિક સંયોજનોમાંથી દસમાં મલ્ટિડ્રગ-રેઝિસ્ટન્ટ બેક્ટેરિયા (MRSA) સામે પ્રોત્સાહક અસરકારકતા દર્શાવવામાં આવી હતી. તેમાંથી, સંયોજનો 6, 7, 10, 13b, અને 14 એ 4 સેમીની નજીક અવરોધ ઝોન સાથે સૌથી વધુ એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી હતી. જો કે, મોલેક્યુલર ડોકીંગ અભ્યાસો દર્શાવે છે કે સંયોજનોમાં પેનિસિલિન-બંધનકર્તા પ્રોટીન 2a (PBP2a) સાથે અલગ અલગ બંધનકર્તા જોડાણો હતા, જે MRSA પ્રતિકાર માટે એક મુખ્ય લક્ષ્ય હતું. 7, 10 અને 14 જેવા કેટલાક સંયોજનોએ કો-સ્ફટિકીકૃત ક્વિનાઝોલિનોન લિગાન્ડની તુલનામાં PBP2a ના સક્રિય સ્થળ પર ઉચ્ચ બંધનકર્તા આકર્ષણ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સ્થિરતા દર્શાવી હતી. તેનાથી વિપરીત, સંયોજનો 6 અને 13b માં ડોકીંગ સ્કોર ઓછો હતો પરંતુ તેમ છતાં તે નોંધપાત્ર એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે, સંયોજન 6 માં સૌથી ઓછા MIC (9.7 μg/100 μL) અને MBC (78.125 μg/100 μL) મૂલ્યો હતા. ડોકીંગ વિશ્લેષણમાં હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ અને π-સ્ટેકીંગ સહિતની મુખ્ય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જાહેર થઈ, ખાસ કરીને Lys 273, Lys 316 અને Arg 298 જેવા અવશેષો સાથે, જે PBP2a ના સ્ફટિક માળખામાં સહ-સ્ફટિકીકૃત લિગાન્ડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી તરીકે ઓળખાયા હતા. આ અવશેષો PBP2a ની એન્ઝાઇમેટિક પ્રવૃત્તિ માટે આવશ્યક છે. આ પરિણામો સૂચવે છે કે સંશ્લેષિત સંયોજનો આશાસ્પદ એન્ટિ-MRSA દવાઓ તરીકે સેવા આપી શકે છે, જે અસરકારક ઉપચારાત્મક ઉમેદવારોને ઓળખવા માટે બાયોસે સાથે મોલેક્યુલર ડોકીંગને જોડવાના મહત્વને પ્રકાશિત કરે છે.
આ સદીના શરૂઆતના થોડા વર્ષોમાં, સંશોધન પ્રયાસો મુખ્યત્વે સરળતાથી ઉપલબ્ધ પ્રારંભિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ સાથે અનેક નવીન હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સના સંશ્લેષણ માટે નવી, સરળ પ્રક્રિયાઓ અને પદ્ધતિઓ વિકસાવવા પર કેન્દ્રિત હતા.
એક્રેલોનિટ્રાઇલ મોઇટીઝને ઘણી નોંધપાત્ર હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સના સંશ્લેષણ માટે મહત્વપૂર્ણ પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે ગણવામાં આવે છે કારણ કે તે ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાશીલ સંયોજનો છે. વધુમાં, તાજેતરના વર્ષોમાં 2-સાયનોએક્રીલોઇલ ક્લોરાઇડ ડેરિવેટિવ્ઝનો ઉપયોગ ફાર્માકોલોજિકલ એપ્લિકેશનના ક્ષેત્રમાં મહત્વપૂર્ણ મહત્વના ઉત્પાદનોના વિકાસ અને સંશ્લેષણ માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે ડ્રગ ઇન્ટરમીડિયેટ 1,2,3, એન્ટિ-એચઆઇવી, એન્ટિવાયરલ, એન્ટિકેન્સર, એન્ટિબેક્ટેરિયલ, એન્ટીડિપ્રેસન્ટ અને એન્ટીઑકિસડન્ટ એજન્ટ્સના પુરોગામી 4,5,6,7,8,9,10. તાજેતરમાં, એન્થ્રેસીન અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝની જૈવિક અસરકારકતા, જેમાં તેમના એન્ટિબાયોટિક, એન્ટિકેન્સર 11,12, એન્ટિબેક્ટેરિયલ 13,14,15 અને જંતુનાશક ગુણધર્મો 16,17નો સમાવેશ થાય છે, એ ખૂબ ધ્યાન ખેંચ્યું છે18,19,20,21. એક્રેલોનિટ્રાઇલ અને એન્થ્રેસીન મોઇટીઝ ધરાવતા એન્ટિમાઇક્રોબાયલ સંયોજનો આકૃતિ 1 અને 2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
વર્લ્ડ હેલ્થ ઓર્ગેનાઇઝેશન (WHO) (2021) અનુસાર, એન્ટિમાઇક્રોબાયલ રેઝિસ્ટન્સ (AMR) આરોગ્ય અને વિકાસ માટે વૈશ્વિક ખતરો છે22,23,24,25. દર્દીઓનો ઇલાજ થઈ શકતો નથી, જેના પરિણામે લાંબા સમય સુધી હોસ્પિટલમાં રહેવું પડે છે અને વધુ ખર્ચાળ દવાઓની જરૂર પડે છે, તેમજ મૃત્યુદર અને અપંગતામાં વધારો થાય છે. અસરકારક એન્ટિમાઇક્રોબાયલનો અભાવ ઘણીવાર વિવિધ ચેપ માટે સારવાર નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે, ખાસ કરીને કીમોથેરાપી અને મોટી શસ્ત્રક્રિયાઓ દરમિયાન.
વર્લ્ડ હેલ્થ ઓર્ગેનાઇઝેશન 2024 ના અહેવાલ મુજબ, મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) અને ઇ. કોલીનો સમાવેશ પ્રાથમિકતા રોગકારક જીવાણુઓની યાદીમાં થાય છે. બંને બેક્ટેરિયા ઘણા એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિરોધક છે, તેથી તેઓ એવા ચેપનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જેની સારવાર અને નિયંત્રણ કરવું મુશ્કેલ છે, અને આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે નવા અને અસરકારક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ સંયોજનો વિકસાવવાની તાત્કાલિક જરૂર છે. એન્થ્રેસીન અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ જાણીતા એન્ટિમાઇક્રોબાયલ છે જે ગ્રામ-પોઝિટિવ અને ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયા બંને પર કાર્ય કરી શકે છે. આ અભ્યાસનો ઉદ્દેશ્ય એક નવા ડેરિવેટિવનું સંશ્લેષણ કરવાનો છે જે સ્વાસ્થ્ય માટે જોખમી આ રોગકારક જીવાણુઓનો સામનો કરી શકે છે.
વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થા (WHO) એ અહેવાલ આપ્યો છે કે ઘણા બેક્ટેરિયલ પેથોજેન્સ બહુવિધ એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિરોધક છે, જેમાં મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA)નો સમાવેશ થાય છે, જે સમુદાય અને આરોગ્ય સંભાળ સેટિંગ્સમાં ચેપનું સામાન્ય કારણ છે. MRSA ચેપ ધરાવતા દર્દીઓમાં દવા-સંવેદનશીલ ચેપ ધરાવતા દર્દીઓ કરતાં 64% વધુ મૃત્યુદર હોવાનું નોંધાયું છે. વધુમાં, E. coli વૈશ્વિક જોખમ ઊભું કરે છે કારણ કે કાર્બાપેનેમ-પ્રતિરોધક એન્ટરોબેક્ટેરિયાસી (એટલે ​​કે, E. coli) સામે સંરક્ષણની છેલ્લી રેખા કોલિસ્ટિન છે, પરંતુ તાજેતરમાં ઘણા દેશોમાં કોલિસ્ટિન-પ્રતિરોધક બેક્ટેરિયા નોંધાયા છે. 22,23,24,25
તેથી, વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થાના એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રતિકાર પર ગ્લોબલ એક્શન પ્લાન26 અનુસાર, નવા એન્ટિમાઇક્રોબાયલ્સની શોધ અને સંશ્લેષણની તાત્કાલિક જરૂર છે. એન્ટિબેક્ટેરિયલ27, એન્ટિફંગલ28, કેન્સર વિરોધી29 અને એન્ટીઑકિસડન્ટ30 એજન્ટ તરીકે એન્થ્રેસીન અને એક્રેલોનિટ્રાઇલની મહાન સંભાવના અસંખ્ય પ્રકાશિત પેપર્સમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે. આ સંદર્ભમાં, એવું કહી શકાય કે આ ડેરિવેટિવ્ઝ મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) સામે ઉપયોગ માટે સારા ઉમેદવારો છે.
અગાઉના સાહિત્ય સમીક્ષાઓએ અમને આ વર્ગોમાં નવા ડેરિવેટિવ્ઝનું સંશ્લેષણ કરવા માટે પ્રેરિત કર્યા. તેથી, વર્તમાન અભ્યાસનો ઉદ્દેશ્ય એન્થ્રેસીન અને એક્રેલોનિટ્રાઇલ મોઇટીઝ ધરાવતી નવી હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સ વિકસાવવા, તેમની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અને એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસરકારકતાનું મૂલ્યાંકન કરવાનો અને મોલેક્યુલર ડોકીંગ દ્વારા પેનિસિલિન-બંધનકર્તા પ્રોટીન 2a (PBP2a) સાથે તેમની સંભવિત બંધનકર્તા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તપાસ કરવાનો હતો. અગાઉના અભ્યાસોના આધારે, વર્તમાન અભ્યાસમાં શક્તિશાળી PBP2a અવરોધક પ્રવૃત્તિ ધરાવતા આશાસ્પદ એન્ટિમેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) એજન્ટોને ઓળખવા માટે હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સનું સંશ્લેષણ, જૈવિક મૂલ્યાંકન અને ગણતરી વિશ્લેષણ ચાલુ રાખ્યું હતું31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
અમારું વર્તમાન સંશોધન એન્થ્રેસીન અને એક્રેલોનિટ્રાઇલ મોઇટીઝ ધરાવતા નવા હેટરોસાયક્લિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ અને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ મૂલ્યાંકન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. 3-(એન્થ્રેસીન-9-yl)-2-સાયનોએક્રિલોઇલ ક્લોરાઇડ 4 તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું અને નવી હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સના નિર્માણ માટે બિલ્ડીંગ બ્લોક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું.
સંયોજન 4 ની રચના સ્પેક્ટ્રલ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવી હતી. 1H-NMR સ્પેક્ટ્રમમાં 9.26 ppm પર CH= ની હાજરી દર્શાવવામાં આવી હતી, IR સ્પેક્ટ્રમમાં 1737 cm−1 પર કાર્બોનિલ જૂથ અને 2224 cm−1 પર સાયનો જૂથની હાજરી દર્શાવવામાં આવી હતી, અને 13CNMR સ્પેક્ટ્રમે પણ પ્રસ્તાવિત રચનાની પુષ્ટિ કરી હતી (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
3-(એન્થ્રેસેન-9-yl)-2-સાયનોએક્રીલોયલ ક્લોરાઇડ 4 નું સંશ્લેષણ એરોમેટિક જૂથો 250, 41, 42, 53 ના ઇથેનોલિક સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્રાવણ (10%) સાથે હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા પૂર્ણ થયું હતું જેથી એસિડ 354, 45, 56 મળે, જેને પછી પાણીના સ્નાન પર થિયોનાઇલ ક્લોરાઇડ સાથે સારવાર આપવામાં આવી જેથી આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે ઉચ્ચ ઉપજ (88.5%) માં એક્રીલોયલ ક્લોરાઇડ ડેરિવેટિવ 4 મળે.
અપેક્ષિત એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસરકારકતા સાથે નવા હેટરોસાયક્લિક સંયોજનો બનાવવા માટે, વિવિધ ડાયન્યુક્લિયોફાઇલ્સ સાથે એસિલ ક્લોરાઇડ 4 ની પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવી હતી.
એસિડ ક્લોરાઇડ 4 ને 0° પર હાઇડ્રેઝિન હાઇડ્રેટ સાથે એક કલાક માટે સારવાર આપવામાં આવી હતી. કમનસીબે, પાયરાઝોલોન 5 મેળવવામાં આવ્યું ન હતું. આ ઉત્પાદન એક એક્રેલામાઇડ ડેરિવેટિવ હતું જેની રચના સ્પેક્ટ્રલ ડેટા દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી. તેના IR સ્પેક્ટ્રમમાં 1720 cm−1 પર C=O, 2228 cm−1 પર C≡N અને 3424 cm−1 પર NH ના શોષણ બેન્ડ દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. 1H-NMR સ્પેક્ટ્રમમાં 9.3 ppm પર ઓલેફિન પ્રોટોન અને NH પ્રોટોનનો એક્સચેન્જ સિંગલ સિગ્નલ દર્શાવવામાં આવ્યો હતો (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
એસિડ ક્લોરાઇડ 4 ના બે મોલને ફિનાઇલહાઇડ્રાઝિનના એક મોલ સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી જેથી N-ફેનાઇલએક્રિલોયલહાઇડ્રાઝિન ડેરિવેટિવ 7 સારી ઉપજ (77%) મેળવી શકે (આકૃતિ 5). 7 ની રચના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી ડેટા દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી, જેમાં 1691 અને 1671 cm−1 પર બે C=O જૂથોનું શોષણ, 2222 cm−1 પર CN જૂથનું શોષણ અને 3245 cm−1 પર NH જૂથનું શોષણ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, અને તેના 1H-NMR સ્પેક્ટ્રમમાં CH જૂથ 9.15 અને 8.81 ppm અને NH પ્રોટોન 10.88 ppm પર દર્શાવવામાં આવ્યું હતું (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
આ અભ્યાસમાં, 1,3-ડાયનુક્લિયોફાઇલ્સ સાથે એસિલ ક્લોરાઇડ 4 ની પ્રતિક્રિયાની તપાસ કરવામાં આવી હતી. ઓરડાના તાપમાને TEA ને આધાર તરીકે 1,4-ડાયોક્સેનમાં 2-એમિનોપાયરિડિન સાથે એસિલ ક્લોરાઇડ 4 ની સારવારથી એક્રેલામાઇડ ડેરિવેટિવ 8 (આકૃતિ 5) મળ્યું, જેની રચના સ્પેક્ટ્રલ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને ઓળખવામાં આવી હતી. IR સ્પેક્ટ્રાએ 2222 cm−1 પર સાયનો સ્ટ્રેચિંગ, 3148 cm−1 પર NH અને 1665 cm−1 પર કાર્બોનિલના શોષણ બેન્ડ દર્શાવ્યા હતા; 1H NMR સ્પેક્ટ્રાએ 9.14 ppm પર ઓલેફિન પ્રોટોનની હાજરીની પુષ્ટિ કરી હતી (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
સંયોજન 4 થિયોરિયા સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને પાયરિમિડિનેથિઓન 9 આપે છે; સંયોજન 4 થિયોસેમીકાર્બાઝાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને થિયોપાયરાઝોલ ડેરિવેટિવ 10 આપે છે (આકૃતિ 5). સંયોજનો 9 અને 10 ની રચનાઓ સ્પેક્ટ્રલ અને એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
ટેટ્રાઝિન-3-થિઓલ 11 સંયોજન 4 ની થિયોકાર્બાઝાઇડ સાથે 1,4-ડાયન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિ 5), અને તેની રચના સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી. ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં, C=N બોન્ડ 1619 cm−1 પર દેખાયો. તે જ સમયે, તેના 1H-NMR સ્પેક્ટ્રમે 7.78–8.66 ppm પર એરોમેટિક પ્રોટોન અને 3.31 ppm પર SH પ્રોટોનના મલ્ટીપ્લેટ સિગ્નલો જાળવી રાખ્યા હતા (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
એક્રીલોયલ ક્લોરાઇડ 4 1,2-ડાયમિનોબેન્ઝીન, 2-એમિનોથિઓફેનોલ, એન્થ્રાનિલિક એસિડ, 1,2-ડાયમિનોઇથેન અને ઇથેનોલામાઇન સાથે 1,4-ડાયન્યુક્લિયોફાઇલ્સ તરીકે પ્રતિક્રિયા આપીને નવી હેટરોસાયક્લિક સિસ્ટમ્સ બનાવે છે (13-16).
આ નવા સંશ્લેષિત સંયોજનોની રચનાઓ સ્પેક્ટ્રલ અને એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ). 2-હાઇડ્રોક્સીફેનાઇલએક્રીલામાઇડ ડેરિવેટિવ 17 ડાયન્યુક્લિયોફાઇલ (આકૃતિ 6) તરીકે 2-એમિનોફેનોલ સાથે પ્રતિક્રિયા દ્વારા મેળવવામાં આવ્યું હતું, અને તેની રચના સ્પેક્ટ્રલ અને એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. સંયોજન 17 ના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમે દર્શાવ્યું હતું કે C=O અને C≡N સિગ્નલો અનુક્રમે 1681 અને 2226 cm−1 પર દેખાયા હતા. દરમિયાન, તેના 1H-NMR સ્પેક્ટ્રમે ઓલેફિન પ્રોટોનના સિંગલ સિગ્નલને 9.19 ppm પર જાળવી રાખ્યું હતું, અને OH પ્રોટોન 9.82 ppm પર દેખાયા હતા (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ).
એસિડ ક્લોરાઇડ 4 ની એક ન્યુક્લિયોફાઇલ (દા.ત., ઇથિલામાઇન, 4-ટોલુઇડિન અને 4-મેથોક્સાયનાલિન) સાથે ડાયોક્સેનમાં દ્રાવક તરીકે અને TEA એ ઉત્પ્રેરક તરીકે ઓરડાના તાપમાને પ્રતિક્રિયાથી લીલા સ્ફટિકીય એક્રેલામાઇડ ડેરિવેટિવ્ઝ 18, 19a, અને 19b મળ્યા. સંયોજનો 18, 19a, અને 19b ના મૂળભૂત અને વર્ણપટીય ડેટાએ આ ડેરિવેટિવ્ઝની રચનાઓની પુષ્ટિ કરી (પ્રાયોગિક વિભાગ જુઓ) (આકૃતિ 7).
વિવિધ કૃત્રિમ સંયોજનોની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિનું પરીક્ષણ કર્યા પછી, કોષ્ટક 1 અને આકૃતિ 8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે અલગ અલગ પરિણામો પ્રાપ્ત થયા (આકૃતિ ફાઇલ જુઓ). બધા પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોએ ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયમ MRSA સામે અવરોધની વિવિધ ડિગ્રી દર્શાવી, જ્યારે ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયમ એસ્ચેરીચીયા કોલીએ બધા સંયોજનો સામે સંપૂર્ણ પ્રતિકાર દર્શાવ્યો. પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોને MRSA સામે અવરોધ ઝોનના વ્યાસના આધારે ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમ શ્રેણી સૌથી સક્રિય હતી અને તેમાં પાંચ સંયોજનો (6, 7, 10, 13b અને 14) હતા. આ સંયોજનોના અવરોધ ઝોનનો વ્યાસ 4 સેમીની નજીક હતો; આ શ્રેણીમાં સૌથી સક્રિય સંયોજનો સંયોજનો 6 અને 13b હતા. બીજી શ્રેણી મધ્યમ સક્રિય હતી અને તેમાં અન્ય પાંચ સંયોજનો (11, 13a, 15, 18 અને 19a) હતા. આ સંયોજનોનો અવરોધ ઝોન 3.3 થી 3.65 સેમી સુધીનો હતો, જેમાં સંયોજન 11 સૌથી મોટો અવરોધ ઝોન 3.65 ± 0.1 સેમી દર્શાવે છે. બીજી બાજુ, છેલ્લા જૂથમાં ત્રણ સંયોજનો (8, 17 અને 19b) હતા જેમાં સૌથી ઓછી એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ (3 સે.મી.થી ઓછી) હતી. આકૃતિ 9 વિવિધ અવરોધ ઝોનનું વિતરણ દર્શાવે છે.
પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિની વધુ તપાસમાં દરેક સંયોજન માટે MIC અને MBC નું નિર્ધારણ સામેલ હતું. પરિણામોમાં થોડો ફેરફાર થયો (કોષ્ટકો 2, 3 અને આકૃતિ 10 માં બતાવ્યા પ્રમાણે (આકૃતિ ફાઇલ જુઓ)), સંયોજનો 7, 11, 13a અને 15 ને શ્રેષ્ઠ સંયોજનો તરીકે ફરીથી વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા હતા. તેમના MIC અને MBC મૂલ્યો સમાન હતા (39.06 μg/100 μL). જોકે સંયોજનો 7 અને 8 માં MIC મૂલ્યો ઓછા હતા (9.7 μg/100 μL), તેમના MBC મૂલ્યો વધુ હતા (78.125 μg/100 μL). તેથી, તેમને અગાઉ ઉલ્લેખિત સંયોજનો કરતા નબળા ગણવામાં આવ્યા હતા. જો કે, આ છ સંયોજનો પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોમાં સૌથી અસરકારક હતા, કારણ કે તેમના MBC મૂલ્યો 100 μg/100 μL થી નીચે હતા.
સંયોજનો (૧૦, ૧૪, ૧૮ અને ૧૯બી) અન્ય પરીક્ષણ કરાયેલ સંયોજનોની તુલનામાં ઓછા સક્રિય હતા કારણ કે તેમના MBC મૂલ્યો ૧૫૬ થી ૩૧૨ μg/૧૦૦ μL સુધીના હતા. બીજી બાજુ, સંયોજનો (૮, ૧૭ અને ૧૯એ) સૌથી ઓછા આશાસ્પદ હતા કારણ કે તેમની પાસે સૌથી વધુ MBC મૂલ્યો (અનુક્રમે ૬૨૫, ૬૨૫ અને ૧૨૫૦ μg/૧૦૦ μL) હતા.
છેલ્લે, કોષ્ટક 3 માં દર્શાવેલ સહિષ્ણુતા સ્તરો અનુસાર, પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોને તેમની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિના આધારે બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: બેક્ટેરિયાનાશક અસર ધરાવતા સંયોજનો (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) અને એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસર ધરાવતા સંયોજનો (6, 13b, 14, 17, 19a). તેમાંથી, સંયોજનો 7, 11, 13a અને 15 પસંદ કરવામાં આવે છે, જે ખૂબ જ ઓછી સાંદ્રતા (39.06 μg/100 μL) પર હત્યા પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે.
પરીક્ષણ કરાયેલા તેર સંયોજનોમાંથી દસમાં એન્ટિબાયોટિક-પ્રતિરોધક મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) સામે ક્ષમતા દર્શાવવામાં આવી હતી. તેથી, વધુ એન્ટિબાયોટિક-પ્રતિરોધક પેથોજેન્સ (ખાસ કરીને પેથોજેનિક ગ્રામ-પોઝિટિવ અને ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયાને આવરી લેતા સ્થાનિક આઇસોલેટ્સ) અને પેથોજેનિક યીસ્ટ્સ સાથે વધુ તપાસ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, તેમજ તેની સલામતીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે દરેક સંયોજનનું સાયટોટોક્સિક પરીક્ષણ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.
મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) માં પેનિસિલિન-બંધનકર્તા પ્રોટીન 2a (PBP2a) ના અવરોધકો તરીકે સંશ્લેષિત સંયોજનોની સંભવિતતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મોલેક્યુલર ડોકીંગ અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. PBP2a એ બેક્ટેરિયલ કોષ દિવાલ બાયોસિન્થેસિસમાં સામેલ એક મુખ્ય એન્ઝાઇમ છે, અને આ એન્ઝાઇમનું અવરોધ કોષ દિવાલ રચનામાં દખલ કરે છે, જે આખરે બેક્ટેરિયલ લિસિસ અને કોષ મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે1. ડોકીંગ પરિણામો કોષ્ટક 4 માં સૂચિબદ્ધ છે અને પૂરક ડેટા ફાઇલમાં વધુ વિગતવાર વર્ણવેલ છે, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે ઘણા સંયોજનો PBP2a માટે મજબૂત બંધનકર્તા આકર્ષણ દર્શાવે છે, ખાસ કરીને Lys 273, Lys 316, અને Arg 298 જેવા મુખ્ય સક્રિય સાઇટ અવશેષો. હાઇડ્રોજન બંધન અને π-સ્ટેકીંગ સહિતની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, કો-સ્ફટિકીકૃત ક્વિનાઝોલિનોન લિગાન્ડ (CCL) ની જેમ જ હતી, જે આ સંયોજનોની શક્તિશાળી અવરોધકો તરીકેની સંભાવના દર્શાવે છે.
મોલેક્યુલર ડોકિંગ ડેટા, અન્ય ગણતરીત્મક પરિમાણો સાથે, ભારપૂર્વક સૂચવે છે કે PBP2a નિષેધ આ સંયોજનોની અવલોકન કરાયેલ એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ માટે જવાબદાર મુખ્ય પદ્ધતિ હતી. ડોકિંગ સ્કોર્સ અને રુટ મીન સ્ક્વેર ડેવિએશન (RMSD) મૂલ્યોએ આ પૂર્વધારણાને સમર્થન આપતા બંધનકર્તા આકર્ષણ અને સ્થિરતા વધુ જાહેર કરી. કોષ્ટક 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યારે ઘણા સંયોજનોએ સારી બંધનકર્તા આકર્ષણ દર્શાવ્યું હતું, ત્યારે કેટલાક સંયોજનો (દા.ત., 7, 9, 10 અને 14) માં કો-સ્ફટિકીકૃત લિગાન્ડ કરતાં વધુ ડોકિંગ સ્કોર્સ હતા, જે દર્શાવે છે કે તેઓ PBP2a ના સક્રિય સાઇટ અવશેષો સાથે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ કરી શકે છે. જો કે, સૌથી વધુ બાયોએક્ટિવ સંયોજનો 6 અને 13b એ અન્ય લિગાન્ડ્સની તુલનામાં થોડા ઓછા ડોકિંગ સ્કોર્સ (અનુક્રમે -5.98 અને -5.63) દર્શાવ્યા હતા. આ સૂચવે છે કે ડોકિંગ સ્કોર્સનો ઉપયોગ બંધનકર્તા આકર્ષણની આગાહી કરવા માટે થઈ શકે છે, અન્ય પરિબળો (દા.ત., લિગાન્ડ સ્થિરતા અને જૈવિક વાતાવરણમાં પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ) પણ એન્ટીબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ નક્કી કરવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. નોંધનીય રીતે, બધા સંશ્લેષિત સંયોજનોના RMSD મૂલ્યો 2 Å થી નીચે હતા, જે પુષ્ટિ કરે છે કે તેમના ડોકીંગ પોઝ માળખાકીય રીતે કો-સ્ફટિકીકૃત લિગાન્ડના બંધનકર્તા રચના સાથે સુસંગત છે, જે શક્તિશાળી PBP2a અવરોધકો તરીકે તેમની સંભાવનાને વધુ ટેકો આપે છે.
જોકે ડોકિંગ સ્કોર્સ અને RMS મૂલ્યો મૂલ્યવાન આગાહીઓ પ્રદાન કરે છે, આ ડોકિંગ પરિણામો અને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ વચ્ચેનો સંબંધ હંમેશા પ્રથમ નજરમાં સ્પષ્ટ હોતો નથી. જોકે PBP2a નિષેધને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિને પ્રભાવિત કરતા મુખ્ય પરિબળ તરીકે મજબૂત રીતે સમર્થન આપવામાં આવે છે, ઘણા તફાવતો સૂચવે છે કે અન્ય જૈવિક ગુણધર્મો પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. સંયોજનો 6 અને 13b એ સૌથી વધુ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી, જેમાં 4 સેમીનો અવરોધ ઝોન વ્યાસ અને સૌથી ઓછો MIC (9.7 μg/100 μL) અને MBC (78.125 μg/100 μL) મૂલ્યો બંને હતા, સંયોજનો 7, 9, 10 અને 14 ની તુલનામાં તેમના ઓછા ડોકિંગ સ્કોર્સ હોવા છતાં. આ સૂચવે છે કે PBP2a નિષેધ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિમાં ફાળો આપે છે, તેમ છતાં બેક્ટેરિયલ વાતાવરણમાં દ્રાવ્યતા, જૈવઉપલબ્ધતા અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ગતિશીલતા જેવા પરિબળો પણ એકંદર પ્રવૃત્તિને પ્રભાવિત કરે છે. આકૃતિ 11 તેમના ડોકિંગ પોઝ દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે બંને સંયોજનો, પ્રમાણમાં ઓછા બંધનકર્તા સ્કોર્સ સાથે પણ, PBP2a ના મુખ્ય અવશેષો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા સક્ષમ છે, જે સંભવિત રીતે અવરોધ સંકુલને સ્થિર કરે છે. આ દર્શાવે છે કે જ્યારે મોલેક્યુલર ડોકીંગ PBP2a નિષેધમાં મહત્વપૂર્ણ આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે, ત્યારે આ સંયોજનોની વાસ્તવિક દુનિયાની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસરોને સંપૂર્ણપણે સમજવા માટે અન્ય જૈવિક પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.
PBP2a (PDB ID: 4CJN) ના સ્ફટિક માળખાનો ઉપયોગ કરીને, મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) ના પેનિસિલિન-બંધનકર્તા પ્રોટીન 2a (PBP2a) સાથે ડોક કરાયેલા સૌથી સક્રિય સંયોજનો 6 અને 13b ના 2D અને 3D ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નકશા બનાવવામાં આવ્યા હતા. આ નકશા આ સંયોજનોના ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પેટર્નની તુલના ફરીથી ડોક કરેલા કો-સ્ફટિકીકરણવાળા ક્વિનાઝોલિનોન લિગાન્ડ (CCL) સાથે કરે છે, જે હાઇડ્રોજન બંધન, π-સ્ટેકિંગ અને આયનીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જેવી મુખ્ય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને પ્રકાશિત કરે છે.
સંયોજન 7 માટે સમાન પેટર્ન જોવા મળી હતી, જેમાં સંયોજન 10 માટે પ્રમાણમાં ઊંચો ડોકિંગ સ્કોર (-6.32) અને સમાન અવરોધ ઝોન વ્યાસ (3.9 સે.મી.) દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. જોકે, તેના MIC (39.08 μg/100 μL) અને MBC (39.06 μg/100 μL) નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતા, જે દર્શાવે છે કે તેને એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસર દર્શાવવા માટે ઉચ્ચ સાંદ્રતાની જરૂર છે. આ સૂચવે છે કે સંયોજન 7 એ ડોકિંગ અભ્યાસોમાં મજબૂત બંધનકર્તા આકર્ષણ દર્શાવ્યું હોવા છતાં, જૈવઉપલબ્ધતા, સેલ્યુલર શોષણ અથવા અન્ય ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો જેવા પરિબળો તેની જૈવિક અસરકારકતાને મર્યાદિત કરી શકે છે. જોકે સંયોજન 7 એ બેક્ટેરિયાનાશક ગુણધર્મો દર્શાવ્યા હતા, તે સંયોજનો 6 અને 13b ની તુલનામાં બેક્ટેરિયાના વિકાસને રોકવામાં ઓછું અસરકારક હતું.
સંયોજન 10 એ સૌથી વધુ ડોકિંગ સ્કોર (-6.40) સાથે વધુ નાટકીય તફાવત દર્શાવ્યો, જે PBP2a સાથે મજબૂત બંધનકર્તા આકર્ષણ દર્શાવે છે. જો કે, તેનો અવરોધ વ્યાસ (3.9 સે.મી.) સંયોજન 7 સાથે તુલનાત્મક હતો, અને તેનો MBC (312 μg/100 μL) સંયોજનો 6, 7 અને 13b કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતો, જે નબળા બેક્ટેરિયાનાશક પ્રવૃત્તિ સૂચવે છે. આ સૂચવે છે કે સારી ડોકિંગ આગાહીઓ હોવા છતાં, સંયોજન 10 અન્ય મર્યાદિત પરિબળો જેમ કે દ્રાવ્યતા, સ્થિરતા અથવા બેક્ટેરિયલ પટલની નબળી અભેદ્યતાને કારણે MRSA ને મારવામાં ઓછું અસરકારક હતું. આ પરિણામો એ સમજને સમર્થન આપે છે કે જ્યારે PBP2a અવરોધ એન્ટીબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, તે પરીક્ષણ કરાયેલ સંયોજનોમાં જોવા મળતા જૈવિક પ્રવૃત્તિમાં તફાવતોને સંપૂર્ણપણે સમજાવતું નથી. આ તફાવતો સૂચવે છે કે સામેલ એન્ટીબેક્ટેરિયલ પદ્ધતિઓને સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ કરવા માટે વધુ પ્રાયોગિક વિશ્લેષણ અને ઊંડાણપૂર્વકના જૈવિક મૂલ્યાંકનની જરૂર છે.
કોષ્ટક 4 અને પૂરક ડેટા ફાઇલમાં મોલેક્યુલર ડોકિંગ પરિણામો ડોકિંગ સ્કોર્સ અને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ વચ્ચેના જટિલ સંબંધને પ્રકાશિત કરે છે. જોકે સંયોજનો 6 અને 13b માં સંયોજનો 7, 9, 10 અને 14 કરતા ઓછા ડોકિંગ સ્કોર્સ છે, તેઓ સૌથી વધુ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે. તેમના ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નકશા (આકૃતિ 11 માં બતાવેલ) સૂચવે છે કે તેમના ઓછા બંધનકર્તા સ્કોર્સ હોવા છતાં, તેઓ હજુ પણ PBP2a ના મુખ્ય અવશેષો સાથે નોંધપાત્ર હાઇડ્રોજન બોન્ડ અને π-સ્ટેકિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ બનાવે છે જે જૈવિક રીતે ફાયદાકારક રીતે એન્ઝાઇમ-ઇન્હિબિટર સંકુલને સ્થિર કરી શકે છે. 6 અને 13b ના પ્રમાણમાં ઓછા ડોકિંગ સ્કોર્સ હોવા છતાં, તેમની ઉન્નત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ સૂચવે છે કે અવરોધક સંભવિતતાનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે ડોકિંગ ડેટા સાથે જોડાણમાં દ્રાવ્યતા, સ્થિરતા અને સેલ્યુલર શોષણ જેવા અન્ય ગુણધર્મો ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ. આ નવા સંયોજનોની ઉપચારાત્મક ક્ષમતાનું સચોટ મૂલ્યાંકન કરવા માટે પ્રાયોગિક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ વિશ્લેષણ સાથે ડોકિંગ અભ્યાસોને જોડવાના મહત્વને પ્રકાશિત કરે છે.
આ પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે મોલેક્યુલર ડોકિંગ એ બંધનકર્તા આકર્ષણની આગાહી કરવા અને અવરોધની સંભવિત પદ્ધતિઓ ઓળખવા માટે એક શક્તિશાળી સાધન છે, ત્યારે એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસરકારકતા નક્કી કરવા માટે તેના પર એકલા આધાર રાખવો જોઈએ નહીં. મોલેક્યુલર ડેટા સૂચવે છે કે PBP2a અવરોધ એ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિને પ્રભાવિત કરતું એક મુખ્ય પરિબળ છે, પરંતુ જૈવિક પ્રવૃત્તિમાં ફેરફાર સૂચવે છે કે ઉપચારાત્મક અસરકારકતા વધારવા માટે અન્ય ભૌતિક-રાસાયણિક અને ફાર્માકોકાઇનેટિક ગુણધર્મોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા આવશ્યક છે. ભવિષ્યના અભ્યાસોએ જૈવઉપલબ્ધતા અને સેલ્યુલર શોષણને સુધારવા માટે સંયોજનો 7 અને 10 ની રાસાયણિક રચનાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું જોઈએ, ખાતરી કરવી જોઈએ કે મજબૂત ડોકિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વાસ્તવિક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિમાં અનુવાદિત થાય છે. વધારાના બાયોએસે અને સ્ટ્રક્ચર-એક્ટિવિટી રિલેશનશિપ (SAR) વિશ્લેષણ સહિત, આ સંયોજનો PBP2a અવરોધકો તરીકે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેની અમારી સમજને આગળ વધારવા અને વધુ અસરકારક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ એજન્ટો વિકસાવવા માટે મહત્વપૂર્ણ રહેશે.
3-(એન્થ્રેસેન-9-yl)-2-સાયનોએક્રીલોયલ ક્લોરાઇડ 4 માંથી સંશ્લેષિત સંયોજનો વિવિધ ડિગ્રીના એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે, જેમાં ઘણા સંયોજનો મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) ના નોંધપાત્ર અવરોધનું પ્રદર્શન કરે છે. સ્ટ્રક્ચર-એક્ટિવિટી રિલેશનશિપ (SAR) વિશ્લેષણમાં આ સંયોજનોની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસરકારકતા અંતર્ગત મુખ્ય માળખાકીય સુવિધાઓ જાહેર કરવામાં આવી છે.
એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ વધારવા માટે એક્રેલોનિટ્રાઇલ અને એન્થ્રેસીન બંને જૂથોની હાજરી મહત્વપૂર્ણ સાબિત થઈ. બેક્ટેરિયલ પ્રોટીન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે એક્રેલોનિટ્રાઇલમાં અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ નાઇટ્રાઇલ જૂથ જરૂરી છે, જેનાથી સંયોજનના એન્ટિમાઇક્રોબાયલ ગુણધર્મોમાં ફાળો મળે છે. એક્રેલોનિટ્રાઇલ અને એન્થ્રેસીન બંને ધરાવતા સંયોજનોએ સતત મજબૂત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસરો દર્શાવી. એન્થ્રેસીન જૂથની સુગંધિતતાએ આ સંયોજનોને વધુ સ્થિર કર્યા, જે તેમની જૈવિક પ્રવૃત્તિમાં સંભવિત વધારો કરે છે.
હેટરોસાયક્લિક રિંગ્સના પરિચયથી ઘણા ડેરિવેટિવ્ઝની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસરકારકતામાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો. ખાસ કરીને, બેન્ઝોથિયાઝોલ ડેરિવેટિવ 13b અને એક્રેલિકહાઇડ્રાઝાઇડ ડેરિવેટિવ 6 એ લગભગ 4 સે.મી.ના અવરોધ ઝોન સાથે સૌથી વધુ એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી. આ હેટરોસાયક્લિક ડેરિવેટિવ્ઝે વધુ નોંધપાત્ર જૈવિક અસરો દર્શાવી, જે દર્શાવે છે કે હેટરોસાયક્લિક માળખું એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસરોમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તેવી જ રીતે, સંયોજન 9 માં પાયરીમિડિનેથિઓન, સંયોજન 10 માં થિયોપાયરાઝોલ અને સંયોજન 11 માં ટેટ્રાઝિન રિંગે સંયોજનોના એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મોમાં ફાળો આપ્યો, જે હેટરોસાયક્લિક ફેરફારના મહત્વને વધુ પ્રકાશિત કરે છે.
સંશ્લેષિત સંયોજનોમાં, 6 અને 13b તેમની ઉત્તમ એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિઓ માટે અલગ હતા. સંયોજન 6 ની લઘુત્તમ અવરોધક સાંદ્રતા (MIC) 9.7 μg/100 μL હતી, અને લઘુત્તમ બેક્ટેરિયાનાશક સાંદ્રતા (MBC) 78.125 μg/100 μL હતી, જે મેથિસિલિન-પ્રતિરોધક સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ (MRSA) ને સાફ કરવાની તેની ઉત્તમ ક્ષમતા દર્શાવે છે. તેવી જ રીતે, સંયોજન 13b માં 4 સેમીનો અવરોધક ઝોન અને ઓછા MIC અને MBC મૂલ્યો હતા, જે તેની શક્તિશાળી એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિની પુષ્ટિ કરે છે. આ પરિણામો આ સંયોજનોની જૈવ અસરકારકતા નક્કી કરવામાં એક્રેલોહાઇડ્રેઝાઇડ અને બેન્ઝોથિયાઝોલ કાર્યાત્મક જૂથોની મુખ્ય ભૂમિકાઓને પ્રકાશિત કરે છે.
તેનાથી વિપરીત, સંયોજનો 7, 10 અને 14 એ 3.65 થી 3.9 સે.મી. સુધીના અવરોધ ઝોન સાથે મધ્યમ એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી. આ સંયોજનોને બેક્ટેરિયાને સંપૂર્ણપણે મારવા માટે ઉચ્ચ સાંદ્રતાની જરૂર હતી, જે તેમના પ્રમાણમાં ઊંચા MIC અને MBC મૂલ્યો દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે. જોકે આ સંયોજનો સંયોજનો 6 અને 13b કરતા ઓછા સક્રિય હતા, તેમ છતાં તેઓએ નોંધપાત્ર એન્ટિબેક્ટેરિયલ ક્ષમતા દર્શાવી, જે સૂચવે છે કે હેટરોસાયક્લિક રિંગમાં એક્રેલોનિટ્રાઇલ અને એન્થ્રેસીન મોઇટીઝનો સમાવેશ તેમની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસરમાં ફાળો આપે છે.
આ સંયોજનોમાં ક્રિયા કરવાની વિવિધ રીતો છે, કેટલાક બેક્ટેરિયાનાશક ગુણધર્મો દર્શાવે છે અને અન્ય બેક્ટેરિયોસ્ટેટિક અસરો દર્શાવે છે. સંયોજનો 7, 11, 13a, અને 15 બેક્ટેરિયાનાશક છે અને બેક્ટેરિયાને સંપૂર્ણપણે મારવા માટે ઓછી સાંદ્રતાની જરૂર છે. તેનાથી વિપરીત, સંયોજનો 6, 13b, અને 14 બેક્ટેરિયોસ્ટેટિક છે અને ઓછી સાંદ્રતા પર બેક્ટેરિયાના વિકાસને અટકાવી શકે છે, પરંતુ બેક્ટેરિયાને સંપૂર્ણપણે મારવા માટે વધુ સાંદ્રતાની જરૂર છે.
એકંદરે, રચના-પ્રવૃત્તિ સંબંધ વિશ્લેષણ નોંધપાત્ર એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ પ્રાપ્ત કરવા માટે એક્રેલોનિટ્રાઇલ અને એન્થ્રેસીન મોઇટીઝ અને હેટરોસાયક્લિક રચનાઓ રજૂ કરવાના મહત્વ પર ભાર મૂકે છે. આ પરિણામો સૂચવે છે કે આ માળખાકીય ઘટકોનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને દ્રાવ્યતા અને પટલ અભેદ્યતા સુધારવા માટે વધુ ફેરફારોની શોધખોળ વધુ અસરકારક એન્ટિ-MRSA દવાઓના વિકાસ તરફ દોરી શકે છે.
બધા રીએજન્ટ્સ અને સોલવન્ટ્સને પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયાઓ (એલ ગોમહોરિયા, ઇજિપ્ત) નો ઉપયોગ કરીને શુદ્ધ અને સૂકવવામાં આવ્યા હતા. ગેલેનકેમ્પ ઇલેક્ટ્રોનિક ગલનબિંદુ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને ગલનબિંદુ નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા અને સુધારણા વિના રિપોર્ટ કરવામાં આવ્યા હતા. ઇન્ફ્રારેડ (IR) સ્પેક્ટ્રા (cm⁻1) ને રસાયણશાસ્ત્ર વિભાગ, વિજ્ઞાન ફેકલ્ટી, આઈન શમ્સ યુનિવર્સિટી ખાતે થર્મો ઇલેક્ટ્રોન નિકોલેટ iS10 FTIR સ્પેક્ટ્રોમીટર (થર્મો ફિશર સાયન્ટિફિક, વોલ્થમ, MA, USA) પર પોટેશિયમ બ્રોમાઇડ (KBr) પેલેટ્સનો ઉપયોગ કરીને રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા.
GEMINI NMR સ્પેક્ટ્રોમીટર (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, USA) અને BRUKER 300 MHz NMR સ્પેક્ટ્રોમીટર (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.) નો ઉપયોગ કરીને 300 MHz પર 1H NMR સ્પેક્ટ્રા મેળવવામાં આવ્યો હતો. ટેટ્રામેથિલસિલેન (TMS) નો ઉપયોગ ડ્યુટરેટેડ ડાયમિથાઈલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO-d₆) સાથે આંતરિક ધોરણ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. NMR માપન ફેકલ્ટી ઓફ સાયન્સ, કૈરો યુનિવર્સિટી, ગીઝા, ઇજિપ્ત ખાતે કરવામાં આવ્યું હતું. એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ (CHN) પર્કિન-એલ્મર 2400 એલિમેન્ટલ એનાલાઇઝરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું અને પ્રાપ્ત પરિણામો ગણતરી કરેલ મૂલ્યો સાથે સારા સંમત છે.
એસિડ 3 (5 mmol) અને થિયોનાઇલ ક્લોરાઇડ (5 ml) નું મિશ્રણ પાણીના સ્નાનમાં 65 °C પર 4 કલાક માટે ગરમ કરવામાં આવ્યું. ઓછા દબાણ હેઠળ નિસ્યંદન દ્વારા વધારાનું થિયોનાઇલ ક્લોરાઇડ દૂર કરવામાં આવ્યું. પરિણામી લાલ ઘન વધુ શુદ્ધિકરણ વિના એકત્રિત કરવામાં આવ્યું અને ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યું. ગલનબિંદુ: 200-202 °C, ઉપજ: 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, હેટેરોએરોમેટાઇઝેશન). ૧૩C NMR (૭૫ MHz, DMSO-d૬) δ (ppm): ૧૧૫.૧૧ (C≡N), ૧૨૪.૮૨–૧૩૦.૫૩ (CH એન્થ્રેસીન), ૧૫૫.૩૪, ૧૧૪.૯૩ (CH=C–C=O), ૧૬૨.૨૨ (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: ૨૯૧.૭૩૧૧૧. વિશ્લેષક. C૧૮H૧૦ClNO (૨૯૧.૭૩) માટે ગણતરી કરી: C, ૭૪.૧૧; H, ૩.૪૬; N, ૪.૮૦. મળ્યું: C, ૭૪.૪૧; H, ૩.૩૪; N, ૪.૬૬%.
0°C પર, 4 (2 mmol, 0.7 g) ને નિર્જળ ડાયોક્સેન (20 ml) માં ઓગાળવામાં આવ્યું અને હાઇડ્રાઝિન હાઇડ્રેટ (2 mmol, 0.16 ml, 80%) ને ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવ્યું અને 1 કલાક માટે હલાવવામાં આવ્યું. અવક્ષેપિત ઘન ફિલ્ટરેશન દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવ્યું અને સંયોજન 6 આપવા માટે ઇથેનોલમાંથી ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવ્યું.
લીલા સ્ફટિકો, ગલનબિંદુ 190-192℃, ઉપજ 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, વિનિમયક્ષમ), 7.69-8.51 (m, 18H, હેટેરોએરોમેટિક), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); C33H21N3O (475.53) માટે ગણતરી કરેલ મૂલ્ય: C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. મળ્યું: C, 84.01; H, 4.38; એન, ૮.૦૫%.
20 મિલી નિર્જળ ડાયોક્સેન દ્રાવણ (જેમાં ટ્રાયઇથિલામાઇનના થોડા ટીપાં હોય છે) માં 4 (2 mmol, 0.7 ગ્રામ) ઓગાળો, ફિનાઇલહાઇડ્રેઝિન/2-એમિનોપાયરિડિન (2 mmol) ઉમેરો અને ઓરડાના તાપમાને અનુક્રમે 1 અને 2 કલાક માટે હલાવો. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણને બરફ અથવા પાણીમાં રેડો અને પાતળા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડથી એસિડિફાઇ કરો. અલગ કરેલા ઘનને ગાળીને ઇથેનોલમાંથી ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરો જેથી 7 મળે અને બેન્ઝીનમાંથી ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરીને 8 મળે.
લીલા સ્ફટિકો, ગલનબિંદુ 160-162℃, ઉપજ 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, વિનિમયક્ષમ), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, હેટેરોએરોમેટિક); C42H26N4O2 (618.68) માટે ગણતરી કરેલ મૂલ્ય: C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. મળ્યું: C, 81.96; એચ, ૩.૯૧; એન, ૮.૯૧%.
4 (2 mmol, 0.7 g) ને 20 મિલી નિર્જળ ડાયોક્સેન દ્રાવણ (જેમાં ટ્રાયઇથિલામાઇનના થોડા ટીપાં હતા) માં ઓગાળવામાં આવ્યું, 2-એમિનોપાયરિડિન (2 mmol, 0.25 g) ઉમેરવામાં આવ્યું અને મિશ્રણને ઓરડાના તાપમાને 2 કલાક માટે હલાવવામાં આવ્યું. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણને બરફના પાણીમાં રેડવામાં આવ્યું અને પાતળા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડથી એસિડિફાઇડ કરવામાં આવ્યું. રચાયેલ અવક્ષેપને ફિલ્ટર કરવામાં આવ્યું અને બેન્ઝીનમાંથી ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવ્યું, જેનાથી 8 ના લીલા સ્ફટિકો મળ્યા જેનો ગલનબિંદુ 146-148 °C અને ઉપજ 82.5% હતો; ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમ (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, વિનિમયક્ષમ), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, હેટેરોએરોમેટાઇઝેશન); C23H15N3O (348.38) માટે ગણતરી: C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. મળ્યું: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
સંયોજન 4 (2 mmol, 0.7 ગ્રામ) ને 20 મિલી ડ્રાય ડાયોક્સેન (જેમાં ટ્રાયઇથિલામાઇનના થોડા ટીપાં અને 2 mmol થિયોરિયા/સેમીકાર્બાઝાઇડ હતું) માં ઓગાળીને 2 કલાક માટે રિફ્લક્સ હેઠળ ગરમ કરવામાં આવ્યું. દ્રાવકનું વેક્યુઓમાં બાષ્પીભવન કરવામાં આવ્યું. મિશ્રણ આપવા માટે અવશેષોને ડાયોક્સેનમાંથી ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવ્યું.