Merci de votre visite sur nature.com. La version de votre navigateur ne prend pas en charge les styles CSS. Pour une expérience optimale, nous vous recommandons d'utiliser la dernière version de votre navigateur (ou de désactiver le mode de compatibilité dans Internet Explorer). De plus, afin de garantir la continuité du service, ce site n'inclura ni styles ni JavaScript.
Le synthon chlorure de 3-(anthracén-9-yl)-2-cyanoacryloyle 4 a été synthétisé et utilisé pour la synthèse de divers composés hétérocycliques hautement actifs par réaction avec différents nucléophiles azotés. La structure de chaque composé hétérocyclique synthétisé a été caractérisée en détail par analyses spectroscopiques et élémentaires. Dix des treize nouveaux composés hétérocycliques ont montré une efficacité encourageante contre les bactéries multirésistantes (SARM). Parmi eux, les composés 6, 7, 10, 13b et 14 ont présenté l'activité antibactérienne la plus élevée, avec des zones d'inhibition proches de 4 cm. Cependant, des études de docking moléculaire ont révélé que ces composés présentaient des affinités de liaison différentes pour la protéine de liaison à la pénicilline 2a (PBP2a), une cible clé de la résistance au SARM. Certains composés, tels que 7, 10 et 14, ont montré une affinité de liaison et une stabilité d'interaction supérieures au niveau du site actif de la PBP2a par rapport au ligand quinazolinone co-cristallisé. En revanche, les composés 6 et 13b présentaient des scores d'amarrage plus faibles, mais conservaient une activité antibactérienne significative. Le composé 6 affichait les valeurs de CMI (9,7 μg/100 μL) et de CMB (78,125 μg/100 μL) les plus basses. L'analyse d'amarrage a révélé des interactions clés, notamment des liaisons hydrogène et des interactions π-π, en particulier avec des résidus tels que Lys 273, Lys 316 et Arg 298, identifiés comme interagissant avec le ligand co-cristallisé dans la structure cristalline de PBP2a. Ces résidus sont essentiels à l'activité enzymatique de PBP2a. Ces résultats suggèrent que les composés synthétisés pourraient constituer des médicaments anti-SARM prometteurs, soulignant l'importance de combiner l'amarrage moléculaire et les bioessais pour identifier des candidats thérapeutiques efficaces.
Au cours des premières années de ce siècle, les efforts de recherche se sont principalement concentrés sur le développement de nouvelles procédures et méthodes simples pour la synthèse de plusieurs systèmes hétérocycliques innovants dotés d'une activité antimicrobienne, à partir de matières premières facilement disponibles.
Les groupements acrylonitrile sont considérés comme des matières premières importantes pour la synthèse de nombreux systèmes hétérocycliques remarquables, du fait de leur grande réactivité. De plus, les dérivés du chlorure de 2-cyanoacryloyle ont été largement utilisés ces dernières années pour le développement et la synthèse de produits d'importance capitale dans le domaine des applications pharmacologiques, tels que des intermédiaires pharmaceutiques^1,2,3 et des précurseurs d'agents anti-VIH, antiviraux, anticancéreux, antibactériens, antidépresseurs et antioxydants^{4,5,6,7,8,9,10}. Récemment, l'efficacité biologique de l'anthracène et de ses dérivés, notamment leurs propriétés antibiotiques, anticancéreuses^11,12, antibactériennes^13,14,15 et insecticides^16,17, a suscité un vif intérêt^18,19,20,21. Les composés antimicrobiens contenant des groupements acrylonitrile et anthracène sont présentés dans les figures 1 et 2.
Selon l’Organisation mondiale de la Santé (OMS) (2021), la résistance aux antimicrobiens (RAM) constitue une menace mondiale pour la santé et le développement^22,23,24,25. Les patients ne peuvent plus être guéris, ce qui entraîne des hospitalisations plus longues et le recours à des médicaments plus coûteux, ainsi qu’une augmentation de la mortalité et des handicaps. Le manque d’antimicrobiens efficaces conduit souvent à l’échec du traitement de diverses infections, notamment lors de chimiothérapies et d’interventions chirurgicales majeures.
D'après le rapport 2024 de l'Organisation mondiale de la Santé, le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) et Escherichia coli figurent sur la liste des agents pathogènes prioritaires. Ces deux bactéries sont résistantes à de nombreux antibiotiques, ce qui rend les infections difficiles à traiter et à contrôler. Il est donc urgent de développer de nouveaux composés antimicrobiens efficaces pour remédier à ce problème. L'anthracène et ses dérivés sont des antimicrobiens reconnus, actifs sur les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. L'objectif de cette étude est de synthétiser un nouveau dérivé capable de lutter contre ces agents pathogènes dangereux pour la santé.
L’Organisation mondiale de la Santé (OMS) signale que de nombreux agents pathogènes bactériens sont résistants à plusieurs antibiotiques, notamment le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), une cause fréquente d’infections en milieu communautaire et hospitalier. Les patients atteints d’infections à SARM présenteraient un taux de mortalité supérieur de 64 % à celui des patients atteints d’infections sensibles aux antibiotiques. Par ailleurs, Escherichia coli représente un risque mondial car la colistine constitue le dernier recours contre les entérobactéries résistantes aux carbapénèmes (dont E. coli), or des bactéries résistantes à la colistine ont récemment été signalées dans plusieurs pays.^22,23,24,25
Par conséquent, conformément au Plan d'action mondial de l'Organisation mondiale de la Santé contre la résistance aux antimicrobiens²⁶, la découverte et la synthèse de nouveaux antimicrobiens sont urgentes. Le fort potentiel de l'anthracène et de l'acrylonitrile comme agents antibactériens²⁷, antifongiques²⁸, anticancéreux²⁹ et antioxydants³⁰ a été mis en évidence dans de nombreuses publications. À cet égard, ces dérivés constituent des candidats prometteurs pour lutter contre le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM).
Les revues de littérature antérieures nous ont incités à synthétiser de nouveaux dérivés de ces classes. Par conséquent, la présente étude visait à développer de nouveaux systèmes hétérocycliques contenant des motifs anthracène et acrylonitrile, à évaluer leur efficacité antimicrobienne et antibactérienne, et à étudier leurs interactions de liaison potentielles avec la protéine de liaison à la pénicilline 2a (PBP2a) par amarrage moléculaire. S’appuyant sur les études précédentes, la présente étude a poursuivi la synthèse, l’évaluation biologique et l’analyse computationnelle de systèmes hétérocycliques afin d’identifier des agents prometteurs contre le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) présentant une forte activité inhibitrice de la PBP2a^{31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49}.
Nos recherches actuelles portent sur la synthèse et l'évaluation antimicrobienne de nouveaux composés hétérocycliques contenant des motifs anthracène et acrylonitrile. Le chlorure de 3-(anthracén-9-yl)-2-cyanoacryloyle 4 a été préparé et utilisé comme élément de base pour la construction de nouveaux systèmes hétérocycliques.
La structure du composé 4 a été déterminée à partir de données spectrales. Le spectre RMN 1H a révélé la présence d'un groupe CH= à 9,26 ppm, le spectre IR a montré la présence d'un groupe carbonyle à 1737 cm−1 et d'un groupe cyano à 2224 cm−1, et le spectre RMN 13C a également confirmé la structure proposée (voir la partie Expérimentale).
La synthèse du chlorure de 3-(anthracén-9-yl)-2-cyanoacryloyle 4 a été réalisée par hydrolyse des groupes aromatiques 250, 41, 42, 53 avec une solution d'hydroxyde de sodium éthanolique (10 %) pour donner les acides 354, 45, 56, qui ont ensuite été traités avec du chlorure de thionyle au bain-marie pour donner le dérivé de chlorure d'acryloyle 4 avec un rendement élevé (88,5 %), comme le montre la figure 3.
Pour créer de nouveaux composés hétérocycliques avec l'efficacité antibactérienne attendue, la réaction du chlorure d'acyle 4 avec divers dinucléophiles a été réalisée.
Le chlorure d'acide 4 a été traité avec de l'hydrate d'hydrazine à 0 °C pendant une heure. Malheureusement, la pyrazolone 5 n'a pas été obtenue. Le produit obtenu était un dérivé d'acrylamide dont la structure a été confirmée par analyse spectrale. Son spectre IR a révélé des bandes d'absorption caractéristiques de C=O à 1720 cm⁻¹, C≡N à 2228 cm⁻¹ et NH à 3424 cm⁻¹. Le spectre RMN ¹H a montré un signal singulet d'échange des protons oléfiniques et des protons NH à 9,3 ppm (voir la partie expérimentale).
Deux moles de chlorure d'acide 4 ont réagi avec une mole de phénylhydrazine pour donner le dérivé N-phénylacryloylhydrazine 7 avec un bon rendement (77 %) (Figure 5). La structure de 7 a été confirmée par spectroscopie infrarouge, qui a révélé l'absorption de deux groupes C=O à 1691 et 1671 cm⁻¹, l'absorption du groupe CN à 2222 cm⁻¹ et l'absorption du groupe NH à 3245 cm⁻¹. Son spectre RMN ¹H a montré la présence du groupe CH à 9,15 et 8,81 ppm et du proton NH à 10,88 ppm (voir la partie expérimentale).
Dans cette étude, la réaction du chlorure d'acyle 4 avec des 1,3-dinucléophiles a été étudiée. Le traitement du chlorure d'acyle 4 par la 2-aminopyridine dans le 1,4-dioxane, en présence de triéthylamine (TEA) comme base, à température ambiante, a permis d'obtenir le dérivé d'acrylamide 8 (Figure 5), dont la structure a été identifiée par analyse spectrale. Les spectres IR ont révélé des bandes d'absorption caractéristiques de l'élongation du groupe cyano à 2222 cm⁻¹, du groupe NH à 3148 cm⁻¹ et du carbonyle à 1665 cm⁻¹. Les spectres RMN ¹H ont confirmé la présence des protons oléfiniques à 9,14 ppm (voir la partie expérimentale).
Le composé 4 réagit avec la thiourée pour donner la pyrimidinethione 9 ; il réagit avec la thiosemicarbazide pour donner le dérivé de thiopyrazole 10 (figure 5). Les structures des composés 9 et 10 ont été confirmées par analyse spectrale et élémentaire (voir la partie expérimentale).
Le tétrazine-3-thiol 11 a été préparé par réaction du composé 4 avec la thiocarbazide, un 1,4-dinucléophile (Figure 5), et sa structure a été confirmée par spectroscopie et analyse élémentaire. Le spectre infrarouge présente une bande caractéristique de la liaison C=N à 1619 cm⁻¹. Son spectre RMN ¹H révèle des signaux multiples des protons aromatiques entre 7,78 et 8,66 ppm et des protons SH à 3,31 ppm (voir la partie expérimentale).
Le chlorure d'acryloyle 4 réagit avec le 1,2-diaminobenzène, le 2-aminothiophénol, l'acide anthranilique, le 1,2-diaminoéthane et l'éthanolamine en tant que 1,4-dinucléophiles pour former de nouveaux systèmes hétérocycliques (13–16).
La structure des composés nouvellement synthétisés a été confirmée par analyse spectrale et élémentaire (voir la partie expérimentale). Le dérivé 17 du 2-hydroxyphénylacrylamide a été obtenu par réaction avec le 2-aminophénol comme dinucléophile (figure 6), et sa structure a été confirmée par analyse spectrale et élémentaire. Le spectre infrarouge du composé 17 a montré la présence des signaux C=O et C≡N à 1681 et 2226 cm⁻¹, respectivement. Par ailleurs, son spectre RMN ¹H a révélé le signal singulet du proton oléfinique à 9,19 ppm, et le proton OH est apparu à 9,82 ppm (voir la partie expérimentale).
La réaction du chlorure d'acide 4 avec un nucléophile (par exemple, l'éthylamine, la 4-toluidine et la 4-méthoxyaniline) dans le dioxane comme solvant et la TEA comme catalyseur à température ambiante a permis d'obtenir les dérivés d'acrylamide cristallins verts 18, 19a et 19b. Les données élémentaires et spectrales des composés 18, 19a et 19b ont confirmé les structures de ces dérivés (voir la section Expérimentale) (Figure 7).
Après avoir évalué l'activité antimicrobienne de divers composés de synthèse, différents résultats ont été obtenus, comme illustré dans le Tableau 1 et la Figure 8 (voir fichier de figures). Tous les composés testés ont montré différents degrés d'inhibition contre la bactérie Gram-positive SARM, tandis que la bactérie Gram-négative Escherichia coli a présenté une résistance totale à tous les composés. Les composés testés peuvent être classés en trois catégories selon le diamètre de la zone d'inhibition contre le SARM. La première catégorie, la plus active, comprend cinq composés (6, 7, 10, 13b et 14). Le diamètre de la zone d'inhibition de ces composés est proche de 4 cm ; les composés les plus actifs de cette catégorie sont les composés 6 et 13b. La deuxième catégorie, d'activité modérée, comprend cinq autres composés (11, 13a, 15, 18 et 19a). La zone d'inhibition de ces composés variait de 3,3 à 3,65 cm, le composé 11 présentant la plus grande zone d'inhibition (3,65 ± 0,1 cm). À l'inverse, le dernier groupe comprenait trois composés (8, 17 et 19b) présentant la plus faible activité antimicrobienne (moins de 3 cm). La figure 9 illustre la distribution des différentes zones d'inhibition.
L'étude approfondie de l'activité antimicrobienne des composés testés a consisté à déterminer la CMI et la CMB pour chaque composé. Les résultats ont légèrement varié (comme indiqué dans les tableaux 2 et 3 et la figure 10 [voir le fichier de figures]), les composés 7, 11, 13a et 15 étant apparemment reclassés comme les plus efficaces. Ils présentaient les mêmes valeurs minimales de CMI et de CMB (39,06 μg/100 μL). Bien que les composés 7 et 8 aient des valeurs de CMI plus faibles (9,7 μg/100 μL), leurs valeurs de CMB étaient plus élevées (78,125 μg/100 μL). Ils ont donc été considérés comme moins actifs que les composés précédemment mentionnés. Cependant, ces six composés se sont révélés les plus efficaces parmi ceux testés, leurs valeurs de CMB étant inférieures à 100 μg/100 μL.
Les composés (10, 14, 18 et 19b) se sont révélés moins actifs que les autres composés testés, leurs valeurs de CMB variant de 156 à 312 μg/100 μL. À l'inverse, les composés (8, 17 et 19a) se sont avérés les moins prometteurs, présentant les valeurs de CMB les plus élevées (625, 625 et 1250 μg/100 μL, respectivement).
Enfin, selon les seuils de tolérance indiqués dans le tableau 3, les composés testés peuvent être classés en deux catégories selon leur mode d'action : les composés à effet bactéricide (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) et les composés à effet antibactérien (6, 13b, 14, 17, 19a). Parmi eux, les composés 7, 11, 13a et 15 sont privilégiés, car ils présentent une activité bactéricide à une très faible concentration (39,06 µg/100 µL).
Dix des treize composés testés ont montré un potentiel contre le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), une souche résistante aux antibiotiques. Par conséquent, il est recommandé de procéder à des criblages supplémentaires avec un plus grand nombre d'agents pathogènes résistants aux antibiotiques (notamment des isolats locaux incluant des bactéries pathogènes Gram-positives et Gram-négatives) et des levures pathogènes, ainsi qu'à des tests de cytotoxicité pour chaque composé afin d'évaluer son innocuité.
Des études de docking moléculaire ont été réalisées afin d'évaluer le potentiel des composés synthétisés en tant qu'inhibiteurs de la protéine de liaison à la pénicilline 2a (PBP2a) chez Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM). La PBP2a est une enzyme clé impliquée dans la biosynthèse de la paroi cellulaire bactérienne ; son inhibition perturbe la formation de cette paroi, entraînant la lyse bactérienne et la mort cellulaire¹. Les résultats du docking sont présentés dans le tableau 4 et décrits plus en détail dans le fichier de données supplémentaires. Ces résultats montrent que plusieurs composés présentent une forte affinité de liaison pour la PBP2a, notamment pour des résidus clés du site actif tels que Lys 273, Lys 316 et Arg 298. Les interactions, incluant les liaisons hydrogène et l'empilement π, sont très similaires à celles du ligand quinazolinone co-cristallisé (CCL), ce qui indique le potentiel de ces composés en tant qu'inhibiteurs puissants.
Les données de docking moléculaire, ainsi que d'autres paramètres de calcul, suggèrent fortement que l'inhibition de PBP2a est le mécanisme clé responsable de l'activité antibactérienne observée pour ces composés. Les scores de docking et les valeurs de l'écart quadratique moyen (RMSD) ont par ailleurs révélé l'affinité et la stabilité de liaison, confirmant cette hypothèse. Comme le montre le tableau 4, si plusieurs composés présentent une bonne affinité de liaison, certains (par exemple, 7, 9, 10 et 14) ont des scores de docking supérieurs à ceux du ligand co-cristallisé, indiquant des interactions potentiellement plus fortes avec les résidus du site actif de PBP2a. Cependant, les composés les plus bioactifs, 6 et 13b, présentent des scores de docking légèrement inférieurs (-5,98 et -5,63, respectivement) à ceux des autres ligands. Ceci suggère que, bien que les scores de docking puissent être utilisés pour prédire l'affinité de liaison, d'autres facteurs (par exemple, la stabilité du ligand et les interactions moléculaires dans l'environnement biologique) jouent également un rôle déterminant dans l'activité antibactérienne. Notamment, les valeurs RMSD de tous les composés synthétisés étaient inférieures à 2 Å, confirmant que leurs poses d'amarrage sont structurellement cohérentes avec la conformation de liaison du ligand co-cristallisé, renforçant ainsi leur potentiel en tant qu'inhibiteurs puissants de PBP2a.
Bien que les scores d'amarrage et les valeurs RMS fournissent des prédictions précieuses, la corrélation entre ces résultats et l'activité antimicrobienne n'est pas toujours évidente au premier abord. Si l'inhibition de PBP2a est fortement étayée comme facteur clé de l'activité antimicrobienne, plusieurs différences suggèrent que d'autres propriétés biologiques jouent également un rôle important. Les composés 6 et 13b ont présenté l'activité antimicrobienne la plus élevée, avec un diamètre de zone d'inhibition de 4 cm et les valeurs de CMI (9,7 μg/100 μL) et de CMB (78,125 μg/100 μL) les plus faibles, malgré des scores d'amarrage inférieurs à ceux des composés 7, 9, 10 et 14. Ceci suggère que, bien que l'inhibition de PBP2a contribue à l'activité antimicrobienne, des facteurs tels que la solubilité, la biodisponibilité et la dynamique des interactions dans l'environnement bactérien influencent également l'activité globale. La figure 11 illustre leurs conformations d'amarrage, indiquant que les deux composés, même avec des scores de liaison relativement faibles, interagissent avec des résidus clés de PBP2a, stabilisant potentiellement le complexe d'inhibition. Ceci souligne que, si l'amarrage moléculaire apporte des informations importantes sur l'inhibition de PBP2a, d'autres facteurs biologiques doivent être pris en compte pour comprendre pleinement les effets antimicrobiens de ces composés en conditions réelles.
À partir de la structure cristalline de PBP2a (PDB ID : 4CJN), des cartes d’interaction 2D et 3D des composés les plus actifs, 6 et 13b, ont été construites après amarrage moléculaire avec la protéine de liaison à la pénicilline 2a (PBP2a) de Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM). Ces cartes comparent les profils d’interaction de ces composés avec le ligand quinazolinone co-cristallisé (CCL) après réamarrage, et mettent en évidence des interactions clés telles que les liaisons hydrogène, l’empilement π et les interactions ioniques.
Un profil similaire a été observé pour le composé 7, qui présentait un score d'amarrage relativement élevé (-6,32) et un diamètre de zone d'inhibition comparable (3,9 cm) à celui du composé 10. Cependant, sa CMI (39,08 μg/100 μL) et sa CMB (39,06 μg/100 μL) étaient significativement plus élevées, indiquant la nécessité de concentrations plus importantes pour obtenir un effet antibactérien. Ceci suggère que, malgré une forte affinité de liaison observée lors des études d'amarrage moléculaire, des facteurs tels que la biodisponibilité, l'absorption cellulaire ou d'autres propriétés physico-chimiques pourraient limiter son efficacité biologique. Bien que le composé 7 ait présenté des propriétés bactéricides, son efficacité à inhiber la croissance bactérienne était moindre que celle des composés 6 et 13b.
Le composé 10 a présenté une différence plus marquée, avec le score d'amarrage le plus élevé (-6,40), indiquant une forte affinité de liaison à la PBP2a. Cependant, son diamètre de zone d'inhibition (3,9 cm) était comparable à celui du composé 7, et sa CMB (312 μg/100 μL) était significativement plus élevée que celles des composés 6, 7 et 13b, indiquant une activité bactéricide plus faible. Ceci suggère que, malgré de bonnes prédictions d'amarrage, le composé 10 était moins efficace contre le SARM en raison d'autres facteurs limitants tels que sa solubilité, sa stabilité ou la faible perméabilité de la membrane bactérienne. Ces résultats confirment que, si l'inhibition de la PBP2a joue un rôle clé dans l'activité antibactérienne, elle n'explique pas entièrement les différences d'activité biologique observées entre les composés testés. Ces différences suggèrent que des analyses expérimentales complémentaires et des évaluations biologiques approfondies sont nécessaires pour élucider pleinement les mécanismes antibactériens impliqués.
Les résultats de l'amarrage moléculaire présentés dans le Tableau 4 et le Fichier de données supplémentaires mettent en évidence la relation complexe entre les scores d'amarrage et l'activité antimicrobienne. Bien que les composés 6 et 13b présentent des scores d'amarrage inférieurs à ceux des composés 7, 9, 10 et 14, ils affichent l'activité antimicrobienne la plus élevée. Leurs cartes d'interaction (Figure 11) indiquent que, malgré leurs scores de liaison plus faibles, ils forment des liaisons hydrogène et des interactions π-π significatives avec des résidus clés de PBP2a, ce qui peut stabiliser le complexe enzyme-inhibiteur de manière biologiquement bénéfique. Malgré leurs scores d'amarrage relativement faibles, l'activité antimicrobienne accrue des composés 6 et 13b suggère que d'autres propriétés, telles que la solubilité, la stabilité et l'absorption cellulaire, doivent être prises en compte conjointement aux données d'amarrage lors de l'évaluation du potentiel inhibiteur. Ceci souligne l'importance de combiner les études d'amarrage avec des analyses antimicrobiennes expérimentales pour évaluer précisément le potentiel thérapeutique des nouveaux composés.
Ces résultats soulignent que, si l'amarrage moléculaire est un outil puissant pour prédire l'affinité de liaison et identifier les mécanismes d'inhibition potentiels, il ne doit pas être utilisé seul pour déterminer l'efficacité antimicrobienne. Les données moléculaires suggèrent que l'inhibition de PBP2a est un facteur clé influençant l'activité antimicrobienne, mais les variations d'activité biologique indiquent que d'autres propriétés physico-chimiques et pharmacocinétiques doivent être optimisées pour améliorer l'efficacité thérapeutique. Les études futures devraient se concentrer sur l'optimisation de la structure chimique des composés 7 et 10 afin d'améliorer leur biodisponibilité et leur absorption cellulaire, en veillant à ce que les fortes interactions d'amarrage se traduisent par une activité antimicrobienne réelle. Des études complémentaires, incluant des bioessais supplémentaires et une analyse des relations structure-activité (RSA), seront essentielles pour approfondir notre compréhension du mode d'action de ces composés en tant qu'inhibiteurs de PBP2a et pour développer des agents antimicrobiens plus efficaces.
Les composés synthétisés à partir du chlorure de 3-(anthracén-9-yl)-2-cyanoacryloyle 4 ont présenté différents degrés d'activité antimicrobienne, plusieurs d'entre eux démontrant une inhibition significative du Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM). L'analyse des relations structure-activité (RSA) a révélé des caractéristiques structurales clés sous-tendant l'efficacité antimicrobienne de ces composés.
La présence simultanée de groupes acrylonitrile et anthracène s'est avérée essentielle pour renforcer l'activité antimicrobienne. Le groupe nitrile, très réactif, de l'acrylonitrile est nécessaire pour faciliter les interactions avec les protéines bactériennes, contribuant ainsi aux propriétés antimicrobiennes du composé. Les composés contenant à la fois de l'acrylonitrile et de l'anthracène ont systématiquement démontré des effets antimicrobiens plus marqués. L'aromaticité du groupe anthracène a par ailleurs stabilisé ces composés, renforçant potentiellement leur activité biologique.
L'introduction de cycles hétérocycliques a significativement amélioré l'efficacité antibactérienne de plusieurs dérivés. En particulier, le dérivé de benzothiazole 13b et le dérivé d'acrylhydrazide 6 ont présenté l'activité antibactérienne la plus élevée, avec une zone d'inhibition d'environ 4 cm. Ces dérivés hétérocycliques ont montré des effets biologiques plus marqués, indiquant que la structure hétérocyclique joue un rôle clé dans les effets antibactériens. De même, la pyrimidinethione dans le composé 9, le thiopyrazole dans le composé 10 et le cycle tétrazine dans le composé 11 ont contribué aux propriétés antibactériennes des composés, soulignant ainsi l'importance de la modification hétérocyclique.
Parmi les composés synthétisés, les composés 6 et 13b se sont distingués par leurs excellentes activités antibactériennes. La concentration minimale inhibitrice (CMI) du composé 6 était de 9,7 μg/100 μL et sa concentration minimale bactéricide (CMB) de 78,125 μg/100 μL, soulignant ainsi son excellente capacité à éliminer le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM). De même, le composé 13b présentait une zone d'inhibition de 4 cm et de faibles valeurs de CMI et de CMB, confirmant sa puissante activité antibactérienne. Ces résultats mettent en évidence le rôle clé des groupements fonctionnels acrylohydrazide et benzothiazole dans la détermination de la bioefficacité de ces composés.
En revanche, les composés 7, 10 et 14 ont présenté une activité antibactérienne modérée, avec des zones d'inhibition comprises entre 3,65 et 3,9 cm. Ces composés ont nécessité des concentrations plus élevées pour éliminer complètement les bactéries, comme en témoignent leurs valeurs de CMI et de CMB relativement élevées. Bien que moins actifs que les composés 6 et 13b, ils ont néanmoins démontré un potentiel antibactérien significatif, suggérant que l'incorporation de groupements acrylonitrile et anthracène dans le cycle hétérocyclique contribue à leur effet antibactérien.
Ces composés agissent selon différents modes : certains sont bactéricides, d’autres bactériostatiques. Les composés 7, 11, 13a et 15 sont bactéricides et nécessitent de faibles concentrations pour éliminer complètement les bactéries. À l’inverse, les composés 6, 13b et 14 sont bactériostatiques ; ils inhibent la croissance bactérienne à de faibles concentrations, mais requièrent des concentrations plus élevées pour éliminer complètement les bactéries.
Globalement, l'analyse des relations structure-activité souligne l'importance de l'introduction de motifs acrylonitrile et anthracène, ainsi que de structures hétérocycliques, pour obtenir une activité antibactérienne significative. Ces résultats suggèrent que l'optimisation de ces composants structuraux et l'exploration de modifications supplémentaires visant à améliorer la solubilité et la perméabilité membranaire pourraient conduire au développement de médicaments anti-SARM plus efficaces.
Tous les réactifs et solvants ont été purifiés et séchés selon les procédures standard (El Gomhouria, Égypte). Les points de fusion ont été déterminés à l'aide d'un appareil électronique GallenKamp et sont indiqués sans correction. Les spectres infrarouges (IR) (cm⁻¹) ont été enregistrés au Département de chimie de la Faculté des sciences de l'Université Ain Shams, à l'aide de pastilles de bromure de potassium (KBr) sur un spectromètre FTIR Thermo Electron Nicolet iS10 (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, États-Unis).
Les spectres RMN ¹H ont été enregistrés à 300 MHz à l'aide d'un spectromètre RMN GEMINI (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, États-Unis) et d'un spectromètre RMN BRUKER 300 MHz (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Le tétraméthylsilane (TMS) a été utilisé comme référence interne, avec le diméthylsulfoxyde deutéré (DMSO-d₆). Les mesures RMN ont été réalisées à la Faculté des Sciences de l'Université du Caire, à Gizeh, en Égypte. L'analyse élémentaire (CHN) a été effectuée à l'aide d'un analyseur élémentaire Perkin-Elmer 2400 et les résultats obtenus concordent bien avec les valeurs calculées.
Un mélange d'acide 3 (5 mmol) et de chlorure de thionyle (5 ml) a été chauffé au bain-marie à 65 °C pendant 4 h. L'excès de chlorure de thionyle a été éliminé par distillation sous pression réduite. Le solide rouge obtenu a été recueilli et utilisé sans purification supplémentaire. Point de fusion : 200-202 °C, rendement : 88,5 %. IR (KBr, ν, cm⁻¹): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). RMN ¹H (400 MHz, DMSO-d₆) δ (ppm) : 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, hétéroaromatisation). Spectre RMN 13C (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm) : 115,11 (C≡N), 124,82–130,53 (CH anthracène), 155,34, 114,93 (CH=C–C=O), 162,22 (C=O) ; SMHR (ESI) m/z [M + H]+ : 291,73111. Analyse élémentaire calculée pour C18H10ClNO (291,73) : C, 74,11 ; H, 3,46 ; N, 4,80. Trouvée : C, 74,41 ; H, 3,34 ; N, 4,66 %.
À 0 °C, le composé 4 (2 mmol, 0,7 g) a été dissous dans du dioxane anhydre (20 ml) et de l'hydrate d'hydrazine (2 mmol, 0,16 ml, 80 %) a été ajouté goutte à goutte et agité pendant 1 h. Le solide précipité a été recueilli par filtration et recristallisé dans l'éthanol pour donner le composé 6.
Cristaux verts, point de fusion 190-192 °C, rendement 69,36 % ; IR (KBr) ν = 3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) cm⁻¹. RMN ¹H (400 MHz, DMSO-d₆) δ (ppm) : 9,3 (s large, H, NH, échangeable), 7,69-8,51 (m, 18H, hétéroaromatiques), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=) ; Valeur calculée pour C₃₃H₂₁N₃O (475,53) : C, 83,35 ; H, 4,45 ; N, 8,84. Trouvé : C, 84,01 ; H, 4,38. N, 8,05%.
Dissoudre 4 (2 mmol, 0,7 g) dans 20 ml d'une solution de dioxane anhydre (contenant quelques gouttes de triéthylamine), ajouter la phénylhydrazine/2-aminopyridine (2 mmol) et agiter à température ambiante pendant 1 h et 2 h, respectivement. Verser le mélange réactionnel dans de la glace ou de l'eau et acidifier avec de l'acide chlorhydrique dilué. Filtrer le solide formé et le recristalliser dans l'éthanol pour obtenir 7, puis dans le benzène pour obtenir 8.
Cristaux verts, point de fusion 160-162 °C, rendement 77 % ; IR (KBr, ν, cm⁻¹): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) cm⁻¹. RMN ¹H (400 MHz, DMSO-d₆) : δ (ppm) : 10,88 (s, 1H, NH, échangeable), 9,15 (s, 1H, CH=), 8,81 (s, 1H, CH=), 6,78-8,58 (m, 23H, hétéroaromatiques) ; Valeur calculée pour C₄₂H₂₆N₄O₂ (618,68) : C, 81,54 ; H, 4,24 ; N, 9,06. Trouvé : C, 81,96 ; H, 3,91 ; N, 8,91 %.
On a dissous 4 (2 mmol, 0,7 g) dans 20 ml d'une solution de dioxane anhydre contenant quelques gouttes de triéthylamine. On a ajouté de la 2-aminopyridine (2 mmol, 0,25 g) et le mélange a été agité à température ambiante pendant 2 h. Le mélange réactionnel a été versé dans de l'eau glacée et acidifié avec de l'acide chlorhydrique dilué. Le précipité formé a été filtré et recristallisé dans du benzène, donnant des cristaux verts de 8, de point de fusion 146-148 °C et d'un rendement de 82,5 %. Spectre infrarouge (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, échangeable), 9,14 (s, 1H, CH=), 7,36-8,55 (m, 13H, hétéroaromatisation) ; calculé pour C23H15N3O (348,38) : C, 79,07 ; H, 4,33 ; N, 12,03. Trouvé : C, 78,93 ; H, 3,97 ; N, 12,36 %.
Le composé 4 (2 mmol, 0,7 g) a été dissous dans 20 ml de dioxane anhydre (contenant quelques gouttes de triéthylamine et 2 mmol de thiourée/semicarbazide) et chauffé à reflux pendant 2 h. Le solvant a été évaporé sous vide. Le résidu a été recristallisé dans le dioxane pour donner un mélange.