Synthèses et Activité Antibactérienne Des Dérivés De Ciprofloxacine N-Acylated Basé Sur Le Verrou Trimethyl

Depuis leur

découverte dans les années 1970, les antibiotiques fluoroquinolones ont joué un rôle important

rôle dans le traitement des infections bactériennes et ont sauvé d’innombrables

des millions de vies. Ciblant l’ADN gyrase bactérienne et la topoisomérase,

fluoroquinolones présentent leur activité bactéricide significative

formant des complexes ternaires de l’enzyme et, par conséquent,

blocage de la réplication bactérienne.1,2 Leur antimicrobien notable

activité, d’excellentes propriétés pharmacocinétiques, et peu d’effets secondaires

ont conduit à l’utilisation généralisée des fluoroquinolones et, malheureusement,

donc aussi le développement de la résistance bactérienne.3 Par conséquent, bien que de nombreuses avancées dans la recherche de nouvelles

fluoroquinolones ont déjà été faites, il y a un sentiment d’urgence

pour les dérivés nouveaux et plus efficaces. Récemment, dans notre développement

des linkers pour incorporer une fonction de libération du médicament dans le transport du fer

la livraison de médicaments, une série d’acides carboxyliques avec un quinone “ triméthyl

verrouiller ” structure et leurs esters méthyliques ont été obtenus comme synthétique

intermédiaires.4,5 La nature chimique du triméthyl

le verrou est un dérivé de l’acide o-hydroxylcinnamique.6 Réduction du système de verrouillage quinone-triméthyle

généralisée par la structure 1 conduirait à la correspondante

hydroquinones 2 dans lequel la répulsion stérique sévère entre

trois groupes méthyle favorise la lactonisation rapide avec concomitante

libération d’un alcool ou d’une amine (Schéma 1) .7,8 Plusieurs composés de blocage quinone-triméthyle ont été étudiés

pour les promédicaments activés par la réductase tels que ceux basés sur moutard9 et oxindoles10 pour

thérapie anticancéreuse. Dans la ciprofloxacine, l’une des fluoroquinolones les mieux connues,

il a été démontré que la modification chimique du secondaire

amine dans le cycle pipérazinyle par acylation ne modifie pas toujours le

l’effet de ces molécules sur leur cible bactérienne.11 Dans le but de sonder les effets de la quinone

blocage du triméthyle sur l’activité antibactérienne des fluoroquinonlones, nous

décrit ici les synthèses de plusieurs dérivés de ciprofloxacine

avec des précurseurs de verrouillage quinone-triméthyle comme N-acyle

substituants et des études de leur antibactérien in vitro

Réaction d’un verrou triméthylique de Quinone pour former le lactone

via ReductionLes synthèses du triméthyl

des verrous avec des substituants différents sur la quinone sont montrés dans le schéma 2. Les deux formes 5H et 8H sont dérivées de la lactone 4 par ouverture de cycle oxydative.

de la lactone en utilisant du brome 8 et du N-bromosuccinimide, respectivement 12.

Les acides ont été commodément convertis en leurs esters méthyliques 5Me et 8Me par l’intermédiaire du chlorure de thionyle ou

l’estérification catalysée par un acide dans le méthanol. Substitution nucléophile

de 5Me avec NaN3 dans du méthanol aqueux fourni

azide 6 avec un excellent rendement. Une médiation par la triphénylphosphine

réduction de l’azoture a fourni l’amide vinylogous 7Me dans

Rendement de 66%, qui a ensuite été hydrolysé pour fournir de l’acide 7H. Couplage de la ciprofloxacine à médiation par le carbodiimide hydrosoluble

à quinone triméthyl les verrous 5H, 7H et 8H fourni des dérivés de N-acyl ciprofloxacine 5-Cip, 7-Cip, et 8-Cip avec différents

substituants (Br-, NH2-, H-) sur les fragments quinone

44 – 71% de rendement (Schéma 3) .Scheme 2Synthesis

de Quinone Trimethyl Locks 5H, 7H et 8H et leurs esters méthyliquesTableau 1 des zones d’inhibition de la croissance (mm) dans l’agar

Valeurs de AssayaTable 2MIC de Susceptibilité Antibactérienne de Diffusion des Dérivés de N-Acyl Ciprofloxacin contre la Bactérie Sélectionnée

StrainsaScheme 3Synthèse des dérivés de la N-acyl ciprofloxacineLes dérivés de la N-acyl ciprofloxacine quinone 5-Cip, 7-Cip, et 8-Cip étaient initialement

dépistage de l’activité antibiotique contre Gram-positif représentatif

et des bactéries à Gram négatif ainsi que Mycobacterium vaccae en utilisant des tests de diffusion sur gélose (Tableau 1). Tout

trois dérivés de ciprofloxacine ont montré de fortes activités antibactériennes

lorsqu’il est testé à 0,1 mM, comme indiqué par les grandes zones d’inhibition

ils ont induit. Les noyaux de verrouillage triméthyliques, tels que représentés par les esters méthyliques 5Me, 7Me et 8Me, étaient généralement

inactif. De plus, les trois dérivés de la ciprofloxacine ont montré

bonne activité contre Mycobacterium vaccae, un

organisme modèle non pathogène pour Mycobacterium tuberculosis qui provoque la tuberculose, suggérant leur potentiel dans l’antituberculose

développement de l’agent.Tous les dérivés de ciprofloxacine ont été soumis

à d’autres dosages pour déterminer leurs concentrations minimales inhibitrices

(MIC) (tableau 2). Deux dérivés N-acylés supplémentaires 9 et 10 similaires

structures à chaînes latérales substituées par triméthyle mais sans la quinone

fragment ont également été synthétisés et inclus dans le test. En général,

les dérivés de la quinone de serrure de triméthyle ciprofloxacine possèdent égal

ou amélioré l’activité in vitro contre Gram-positif

espèce par rapport à la molécule mère. Parmi les trois dérivés,

composé 8-Cip était le plus actif avec des valeurs MIC moins

que 0,05 et 0,2 μ M contre S. aureus et M. luteus, respectivement, contre lesquels la ciprofloxacine est

moins actif (CMI dans 0,47 et 8 μ M, respectivement). Cependant, 9 et 10 étaient moins actifs que le triméthyl

verrouiller les dérivés de la ciprofloxacine, indiquant que la structure de la quinone

joue un rôle clé pour l’amélioration de l’activité observée. En fait, le triméthyle

le composé de verrouillage 8Me a une activité antibactérienne très faible

(CMI = 50 – 80 μ M) contre les espèces Gram-positives testées

sauf S. aureus, ce qui suggère que le verrou triméthyl

Les dérivés de la ciprofloxacine peuvent être des antibiotiques à double action.

les dérivés de ciprofloxacine de verrou triméthyl ont montré une activité diminuée

(2 – 50 fois) contre les mycobactéries et les bactéries à Gram négatif

comparé à la molécule mère, vraisemblablement à cause de la perte de zwitterion

structure de la ciprofloxacine, qui favorise la pénétration membranaire.15 Cependant, 9 et 10

pratiquement inactif (MIC > 100 μ M) contre les bactéries Gram négatif,

suggérant que le fragment de quinone compense partiellement la

perte d’activité causée par la structure non zwitterionique.

sur les résultats des essais antibactériens et la nature chimique de la

système de verrouillage triméthyl, nous avons proposé des modes d’action de la triméthyl

verrouiller les dérivés de ciprofloxacine. Alors que les trois dérivés pourraient

servent de prodrogues, qui sont activées par des réductases potentielles

représenté sur le schéma 1, le composé 8-Cip peut avoir un mécanisme supplémentaire à double action en servant de prodrogue

et comme un inhibiteur de l’enzyme covalente, ce qui est compatible avec son supérieur

activité antibactérienne. Addition conjuguée de nucléophiles soufrés

aux quinones est bien connu et a été exploité dans la conception de certains

inhibiteurs de l’enzyme.16 De même, l’activation

du composé 8-Cip pourrait être initiée par le réductrice

alkylation avec certaines enzymes contenant un thiol (Schéma 4) tadalafiloverthecounter.com. On s’attend à ce que l’adduit de thiol-quinone résultant 11 s’aromatise en l’hydroquinone correspondante 12. La lactonisation rapide de 12 induite par

le verrou triméthyl pourrait libérer la ciprofloxacine et entraîner

dans une enzyme inactivée covalente 13. En revanche,

une voie avec une étape d’aromatisation n’a pas pu être établie pour

composés 5-Cip et 7-Cip.Scheme 4 Proposés

Modes d’action du composé 8-CipPour déterminer si le 8-Cip pourrait

être activé en présence d’enzymes contenant du thiol comme proposé,

les réactions du modèle ont été examinées pour la réaction des thiols avec la N-acylphénylpipérazine 8-PP, une

alternative à 8-Cip, et la réaction a été surveillée

par HPLC (Schéma 5). Le thiol mercaptoacétate de thiol

a été choisi pour les études modèles principalement parce que son pKa (7.9) était similaire à celui du thiol dans

la cystéine (pKa = 8), qui est omniprésente

dans les systèmes biologiques. Nous avons été heureux de constater que, en présence

du thiol, 8-PP (temps de rétention = 11,1 min) était largement

converti en lactone 14 (temps de rétention = 9,2 min) avec

libération concomitante de la phénylpipérazine (temps de rétention = 8,5

min) dans de l’acétonitrile aqueux tamponné après 3 h. En contraste frappant,

aucune réaction n’a été observée pour le composé 7-PP, un

système manquant la voie d’aromatisation, dans les mêmes conditions

cela a conduit à une lactonisation rapide pour le 8-PP. Ces données

fournir des preuves que le 8-Cip est un prodrogue à double action

qui pourrait utiliser une voie thiol-activé unique.En résumé,

nous avons décrit les synthèses d’une série de dérivés de la ciprofloxacine

avec un verrou quinone-triméthyle comme substituant N-acyle

et leur activité antibactérienne. Parmi les dérivés, le composé 8-Cip présente une activité accrue contre plusieurs Gram-positifs

espèce par rapport à la molécule mère. L’activité supérieure de 8-Cip suggère qu’il peut agir par un mécanisme à double action

en servant de promédicament et en tant qu’enzyme contenant un thiol covalent

inhibiteur. Ce mécanisme de double action a également un grand potentiel pour

utilisation dans des stratégies de promédicament activées par une enzyme pour un médicament sélectif vis-à-vis du site

livraison. Les travaux futurs se concentreront sur les synthèses d’autres dérivés de médicaments

basé sur 8H et d’examiner la libération de la drogue dans appropriée

dosages enzymatiques.Schéma 5 RemerciementsNous reconnaissons le

utilisation des facilités de RMN fournies par la résonance magnétique Lizzadro

Centre de recherche de l’Université de Notre Dame (UND) sous la direction

du Dr Jaroslav Zajicek et les services de spectrométrie de masse fournis

par la spectrométrie de masse UND & Centre de protéomique (Mme N. Sevova,

Le Dr W. Boggess et le Dr M. V. Joyce; soutenu par le National Science

Fondation sous CHE-0741793).