New antimicrobial agents in the dihydroxanthone series: establishment of structure-activity relationships and standardization

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Introduction. Irrational use of antimicrobial drugs, chemical and biological agents leads to the emergence and spread of resistance in microorganisms. Therefore, there is an increasing need for the search and development of new antimicrobial compounds. Dihydroxanthone derivatives, which have a wide spectrum of action, are one of the promising groups of antimicrobial substances.

New derivatives of 4,4a-dihydroxanthone were obtained at the St. Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University (SPCFU) at the Department of Organic Chemistry. Synthetic 4,4a-dihydroxanthones are structurally similar to antimicrobial xanthones of natural origin – fomalevones A and C. Therefore, 4,4a-dihydroxanthones are promising compounds for the creation of new antimicrobial substances.

Purpose of the study. To establish the relationship between the chemical structure of the synthesized dihydroxanthones and their antimicrobial activity and to standardize the active compound.

Materials and methods. 20 new derivatives of 4,4a-dihydroxanthone were synthesized. The structure and identity of the compounds was established using physical and chemical methods of analysis. The antimicrobial activity of these derivatives was studied by double serial dilution method. Quality standards for the most promising compound 5-bromo-7-chloro-4,4-dimethyl-9-oxo-4,4a-dihydroxanthone (a17) were developed.

Results. In preliminary studies, we found that 4,4a-dihydroxanthones synthesized in SPCFU have a pronounced effect against gram-positive bacteria. It was found, that the antibacterial activity of 4,4a-dihydroxanthone derivatives depended on their structure. The presence of substituents with acceptor properties led to an increase in activity, while donor substituents reduced the antimicrobial effect of the compounds. 5-Bromo-7-chloro-4,4-dimethyl-9-oxo-4,4a-dihydroxanthone (a17) turned out to be the most active compound, and we carried out its standardization for some indicators.

Conclusions. During the study of the antimicrobial activity of the synthesized dihydroxanthones, it was found that they are active against gram-positive bacteria. The antibacterial activity of 4,4a-dihydroxanthone derivatives depends on their structure. Among them, the most active compound was identified – leader a17, which has a pronounced antistaphylococcal effect. Its standardization has been carried out for some indicators.

Sobre autores

V. Frolova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Autor responsável pela correspondência
Email: zhilyaeva.valeriya@pharminnotech.com

Assistant, Department of Pharmaceutical Chemistry

Rússia, Saint Petersburg

N. Krishtanova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: zhilyaeva.valeriya@pharminnotech.com

Ph.D. (Pharm.)

Rússia, Saint Petersburg

N. Chernov

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: zhilyaeva.valeriya@pharminnotech.com

Ph.D. (Chem.)

Rússia, Saint Petersburg

S. Gurina

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: zhilyaeva.valeriya@pharminnotech.com

Ph.D. (Biol.)

Rússia, Saint Petersburg

I. Yakovlev

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: zhilyaeva.valeriya@pharminnotech.com

Dr.Sc. (Chem.)

Rússia, Saint Petersburg

Bibliografia

  1. Strategija preduprezhdenija rasprostranenija antimikrobnoj rezistentnosti v Rossijskoj Federacii na period do 2030 goda.
  2. Vsemirnaja organizacija zdravoohranenija. Rezhim dostupa: http://www.who.int/ru.
  3. Eltamany E.E., Abdelmohsen U.R., Ibrahim A.K., et al. New antibacterial xanthone from the marine sponge-derived Micrococcus sp. EG45. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 2014; 24(21): 4939–4942; https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2014.09.040.
  4. Pinto M.M.M., Sousa M.E., Nascimento M.S.J. Xanthone Derivatives: New Insights in Biological Activities. Current Medicinal Chemistry. 2005; 12(21): 2517–2538; https://doi.org/10.2174/092986705774370691.
  5. Chernov N.M., Shutov R.V., Jakovlev I.P. Digidroksantony: himija i biologicheskaja aktivnost': monogr. 2019; 154 s.
  6. Frolova V.V., Gurina S.V., Chernov N.M., Jakovlev I.P. Sravnitel'naja ocenka protivomikrobnoj aktivnosti soedinenij rjada ksantonov. Bakteriologija. 2019; 4(2): 65–66.
  7. Shim S.H., Baltrusaitis J., Gloer J.B., Wicklow D.T. Phomalevones A−C: Dimeric and Pseudodimeric Polyketides from a Fungicolous Hawaiian Isolate of Phoma sp. (Cucurbitariaceae). Joutnal of Natural Products. 2011; 74(3): 395–401. doi: 10.1021/np100791b.
  8. Frolova V.V., Gurina S.V., Chernov N.M., Jakovlev I.P. 4,4a-digidroksantony kak perspektivnye soedinenija dlja sozdanija novyh antimikrobnyh preparatov. Antibiotiki i himioterapija. 2019; 64(11-12): 3–7.
  9. Chernov N.M., Shutov R.V., Sharoyko V.V., et al. Synthetic Route to 4,4a- and 3,4-Dihydroxanthones through [4+2] Cycloaddition and Base-Assisted Sigmatropic Rearrangement. European Journal of Organic Chemistry. 2017; 19: 2836–2841; https://doi.org/10.1002/ejoc.201700310.
  10. Gosudarstvennoj Farmakopeej RF XV izd. Tom [Jelektronnoe izdanie]. Rezhim dostupa: https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-15/.
  11. Rukovodstvo po provedeniju doklinicheskih issledovanij lekarstvennyh sredstv. Chast' pervaja. M.: Grif i K. 2012. 944 s.
  12. Frolova V.V., Chernov N.M., Ivkin D.Ju., i dr. Opredelenie vozmozhnoj misheni dejstvija 4,4a-digidroksantonov v bakterial'nyh kletkah. Zhurnal mikrobiologii, jepidemiologii i immunobiologii. 2021; 98(5): 558–566; https://doi.org/10.36233/0372-9311-118.
  13. Frolova V.V., Gurina S.V., Chernov N.M., Jakovlev I.P. Vzaimosvjaz' mezhdu stroeniem novyh proizvodnyh digidroksantona i ih protivomikrobnoj aktivnost'ju. Materialy Mezhdunarodnoj konferencii, posvjashhennoj 60-letiju farmacevticheskogo fakul'teta uchrezhdenija obrazovanija «Vitebskij gosudarstvennyj ordena Druzhby narodov medicinskij universitet» (Vitebsk, 31 okt. 2019 g.). Pod red. A. T. Shhastnogo. Vitebsk: VGMU. 2019: 30–33.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Fig. 1. Structural formula of 4,4a-dihydro xanthone derivatives

Baixar (92KB)
3. Fig. 2. Comparative characterization of antibacterial activity against S. aureus of 4,4a-dihydroxanthones depending on substituents in the aromatic ring

Baixar (26KB)
4. Fig. 3. 5-Bromine-7-chloro-4,4-dimethyl-9-oxo-4,4a-dihydroxanthone (a17)

Baixar (3KB)
5. Fig. 4. Graph of the dependence of the optical density on the concentration of the alcohol solution of substance a17

Baixar (23KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».