Sentez, Biyolojik Değerlendirme ve Yeni Triazol ve Oksadiazol bazlı asetaamidlerin üraz ve α-glukozidaz inhibitörü olarak in silico çalışmaları

Özet

Triazol ve oksadiazol bazlı asetamid türevleri sentezlenip üraza ve α-glukozidaz inhibitörü olarak değerlendirildi. 8c bileşiği en güçlü ürease inhibitisiyasını gösterirken, 9e α-glukozaza karşı karbozu daha iyi gösterdi. BSA bağlanması ve in silico çalışmaları, ilaç benzeri özelliklerini destekledi ve her iki bileşiği de umut vadeden lider aday olarak belirledi.

Özet

Bu çalışma, sırasıyla gastrointestinal bozukluklar ve tip 2 diyabette rol oynayan iki enzim olan uraz ve α-glukozidaz çift hedef inhibitörleri olarak yeni 1,2,4-triazol ve 1,3,4-oksadiazol bazlı asetamid türevlerinin terapötik potansiyelini araştırmıştır. Çok adımlı organik sentez, in vitro biyolojik değerlendirme, moleküler kenetlenme, in silico ADME tahmini ve yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) analizini birleştiren entegre bir yaklaşım, avantajlı farmakokinetik özelliklere sahip güçlü kurşun bileşiklerini belirlemek için kullanıldı. Benzoik asidinden başlayarak, asetamid ikame edilmiş birimler içeren 1,2,4-triazol türevleri (8a–c) ve 1,3,4-oksadiazol türevleri (9d–f) serisi başarıyla sentezlenmiştir. Tüm bileşikler, her iki hedef enzime karşı inhibitör etkinlik sergilemiştir. 8c bileşiği en güçlü üraza inhibitörüydü (IC₅₀ = 6.14 ± 1.06 μM), bileşik 9e ise en güçlü α-glukozidaz inhibitörünü gösterdi (IC₅₀ = 27.29 ± 0.41 μM), referans inhibitör akarbozu (IC₅₀ = 38.25 ± 0.12 μM) geride bıraktı. Hesaplamalı analizler deneysel bulguları destekledi: ADME tahminleri ilaç benzeri olumlu özellikler gösterdi, moleküler ikişleme ise güçlü bağlanma etkileşimleri gösterdi; 8a bileşiği α-glukozidaza için en yüksek affiniteyi (−7,165 kcal/mol) gösterdi ve bileşik 9e üraza en güçlü bağlanmayı gösterdi (−7,30 kcal/mol). DFT hesaplamaları, biyolojik aktiviteyi elektronik özelliklerle daha da ilişkilendirerek, en aktif bileşikler olan 8c (0.14831 a.u.) ve 9e (0.14302 a.u.) için nispeten küçük HOMO–LUMO enerji boşlukları ortaya koydu. Bu bulgular toplamında, 8c ve 9e bileşiklerini, üraza ve α-glukozidazın yeni nesil inhibitörlerinin geliştirilmesi için umut vadeden kızıltı iskeleleri olarak tanımlamaktadır.

Giriş

Heterosiklik kısımlar daha önce birçok mevcut ilaçta bildirilmiştir ve heterosikller, metabolik ve enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde kullanılan önemli bir enzim inhibitörü sınıfını^{temsil eder 1}. Heterosikller arasında 1'3'4-oksadiazoller, ilaç keşfinde en çok incelenen iskelelerden biridir ve antiviral', antibakteriyel', antikanser', hipotansif', nöroprotektan', antikonvulsant ve antitüberküler^{ajanlar olarak rapor edilmiştir 2, 3,4,5}. Benzer şekilde, '1'2'4-triazol türevleri de antikonvulsant', antibakteriyel', antiviral', antitüberküler', diyabetik anti-inflamatuar', antiproliferatif', antioksidan', antimalaryal' ve uraz inhibitör aktiviteler^{göstermiştir. 6,7}. Asetamid içeren bileşikler güçlü farmakolojik profile sahiptir ve heterosiklik kimyada sentetik ara maddeler olarak hem de antidiyabetik olarak kullanılmıştır. antikoagülant ve kemosensibilize ajanlar, bu da onları ilaç keşfi için çekici kurşun^{yapılar haline getirir 8,9}.

α-glukozidaz ve ürazın çoklu hedefli inhibitörlerinin geliştirilmesine önemli çabalar yöneltildi. α-Glukozidaz inhibisyonu, karbonhidrat sindirimini ve glikoz emilimini geciktirerek tip 2 diyabetli hastalarda meme sonrası kan şekeri seviyelerini düşürür. Mevcut inhibitörler, örneğin akarboz, etkilidir ancak gastrointestinal yan etkilerle ilişkilidir ve bu da yapısal olarak çeşitli inhibitörlere ihtiyaç^{yaratır. 10,11}. Üreaz, üremeyi amonyak ve karbondioksite ayırır. Bu reaksiyon, ülserlere neden olan ve konakçını mide kanserine daha duyarlı hale getiren Helicobacter pylori bakterisinin midede hayatta kalmasını sağlar ve bu nedenle üraz, anti-ülser ilaç geliştirmede önemli bir hedeftir. A terapötik hedef, her iki enzim ^9,12 için yeni inhibitörlerin geliştirilmesidir.

Ancak, 1'2'4-triazol ve 1'3'4-oksadiazol iskeleleri üzerine mevcut araştırmalara rağmen, 1'2'4-triazol ve 1'3'4-oksadiazol'ün asetamid türevleri ile ilgili çok az çalışma bildirilmiştir; bunlar arasında tioeter kısmı bulunan çift α-glukozidaz ve üraz inhibitörü¹³. Protein bağlanma davranışları ve hesaplamalı karakterizasyonları da bu bağlamda sınırlı ilgi görmüştür. Burada, Triazol veya oksadiazol ile yerine getirilen asetamid parçalarını aynı moleküler çerçevede birleştirmenin, kabul edilebilir fizikokimyasal özelliklere sahip tatmin edici bir enzim inhibitörü profili elde edeceğini önerdik.

Bu hipotezi test etmek için, 1,2,4-triazol bazlı asetamid türevleri (8a–c) ve 1,3,4-oksadiazol bazlı asetamid türevleri (9d–f) sentezlenip α-glukozidaz ve üreaza karşı inhibitör etkilikleri değerlendirildi. En aktif bileşiklerin (8a, 8c ve 9e) sığır serum albümini (BSA) ile bağlanma etkileşimleri, floresan spektroskopisi, bağlanma sabit belirleme ve termodinamik analiz kullanılarak incelendi. Ayrıca, moleküler kenetlenme, ADME tahmini ve yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları yapılarak bağlanma modlarını, farmakokinetik özelliklerini ve elektronik özelliklerini inceledi.

Protokol

Tüm reaktifler analitik kalitedeydi ve daha fazla arındırma olmadan kullanıldı. Reaksiyon ilerlemesi, n-heksan/etil asetat (7:3–6:4, v/v) kullanılarak silika jel üzerinde ince katmanlı kromatografi (TLC) ile izlendi ve lekeler ultraviyole ışık altında görselleştirildi. Aksi belirtilmedikçe, tüm reaksiyonlar ortam atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen bileşikler, Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR), ¹H NMR ve ¹³C NMR spektroskopisi ile karakterize edildi. ¹H ve ¹³C NMR spektrumları sırasıyla 600 MHz ve 150 MHz frekanslarında CDCl₃ olarak kaydedildi ve kimyasal kaymalar, kalıntı çözücü sinyaline göre ppm cinsinden rapor edildi. Sentetik yol Şekil 1'de gösterilmiştir. Tüm sentezlenen bileşikler için tam fizikokimyasal karakterizasyon verileri Ek Dosya 1'de sunulmaktadır.

Etil benzoatın sentezi (1)

Benzoik asit (50 g, 0.41 mol) 500 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeye yerleştirildi ve mutlak etanol (150 mL) eklendi. Konsantre kükürt asit (6 mL), sürekli manyetik karıştırma altında katalizör olarak damla olarak eklendi. Reaksiyon karışımı, su soğutmalı kondansatör kullanılarak 78 °C'de reflü altında 4–6 saat boyunca ısıtıldı. Reaksiyon ilerlemesi TLC tarafından izlendi. Tamamlandıktan sonra, karışım oda sıcaklığına soğutulmuş ve pH 7–8'e ulaşana kadar doymuş sulu sodyum karbonatla nötralize edilmiştir. Reaksiyon karışımı ayırıcı huniye aktarıldı, organik tabaka toplandı, damıtılmış suyla yıkandı ve susuz sodyum sülfat üzerinde kurutuldu. Filtreleme sonrası, etil benzoat (1) sonraki adımda daha fazla saflaştırma olmadan doğrudan kullanılmıştır (Şekil 1).

Benzohidrazit sentezi (2)

Etil benzoat (1; 0,41 mol) mutlak etanol (100 mL) içinde çözünürken, hidrazin hidrat (%80, 25 mL, fazla) sürekli karıştırma altında eklenmiştir. Reaksiyon karışımı, su soğutmalı kondansatör kullanılarak hava altında 4–5 saat boyunca 78 °C'de reflü altında ısıtıldı. Reaksiyon ilerlemesi TLC tarafından izlendi. Tamamlandıktan sonra, benzohidrazitin (2) beyaz kristal çökeltisi filtreleme ile toplanmış, soğuk etanolle yıkanmış, oda sıcaklığında sabit ağırlıkta kurutulmuş ve sonraki sentetik adımlarda kullanılmıştır (Şekil 1).

5-fenil-1,3,4-oksadiazol-2-tiol sentezi (3)

Benzohidrazit (2; 10 g, 0.073 mol) ve potasyum hidroksit (4.12 g, 0.073 mol) etanol (30 mL) içeren 250 mL yuvarlak tabanlı bir şişeye yerleştirildi. Karışım, su soğutmalı kondansatör kullanılarak 78 °C'de reflü altında 10 dakika boyunca ısıtıldı. Daha sonra karbon disülfür (CS₂; 5 mL, 0.083 mol) eklendi ve reflü ek 3–4 saat sürdü. Reaksiyon ilerlemesi TLC tarafından izlendi. Tamamlandıktan sonra, reaksiyon karışımı damıtılmış suya aktarılır ve sürekli karıştırarak ısıtılır. Sulandırılmış hidroklorik asit pH 5'e ulaşana kadar damla olarak eklendi ve bu da (3) bileşiğinin çökelmesine yol açtı (Şekil 1). Çökelti filtre yoluyla toplanıyor, soğuk damıtılmış suyla iyice yıkanıyor, sabit ağırlıkta kurutuluyor ve verim belirlenmek için tartıldı. Bileşik FTIR, ¹H NMR ve ¹³C NMR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir.

4,5-difenil-4H-1,2,4-triazol-3-tiol sentezi (4)

Benzohidrazid (2; 5 g, 0.037 mol) ve fenilisotiyosiyanet (4 mL, 0.037 mol), su soğutmalı kondansatörle donatılmış 100 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeye yerleştirildi. Reaksiyon karışımı, reflü altında 78 °C'de ısıtıldı ve tiyosemikarbazit ara maddesinin oluşumu tamamlandı; bu, TLC tarafından n-heksan/etil asetat kullanılarak (7:3, v/v) doğrulandı. Potasyum hidroksit (2 g, 0.036 mol), etanolde (20 mL) çözünmüş olarak eklendi ve TLC tarafından doğrulandığı üzere reflü, bileşik (4) oluşana kadar devam etti. Reaksiyon karışımı damıtılmış suya aktarılır, sürekli karıştırma ile ısıtılır ve seyreltilmiş hidroklorik asitle pH 5'e kadar asitlenerek bileşik (4) çökeltilir (Şekil 1). Çökelti filtreleme ile toplanmış, soğuk damıtılmış suyla iyice yıkanmış, sabit ağırlıkta kurutulmuş ve FTIR, ¹H NMR ve ¹³C NMR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir.

Bromoasetamid ara maddelerinin sentezi 7(a–f)

Her bir ikame edilen anilin türevi 5(a–f) (1 ekvivalent) kloroformda çözünür ve reaksiyon sıcaklığını 0–5 °C arasında korumak için buz banyosunda soğutulurdu. Bromoasetil bromid (6,≥98%, 1 ekvivalent) sürekli karıştırma ile damla olarak eklendi. Reaksiyon sırasında, reaksiyon pH'ını 9 ile 10 arasında tutmak için hidrobromik asidi nötralize ederek gerekirse %18 sulu sodyum karbonat çözeltisi eklendi. Bromoasetil bromid eklendikten sonra, reaksiyon karışımı oda sıcaklığına ısınmaya bırakıldı ve TLC başlangıç malzemesinin tam tüketildiğini doğrulayana kadar karıştırıldı. Ortaya çıkan bromoasetamid ara maddeleri 7(a–f) filtreleme yoluyla toplanmış, soğuk damıtılmış suyla yıkanmış, sabit ağırlıkta kurutulmuş ve daha fazla arıtma olmadan doğrudan sonraki sentetik aşamada kullanılmıştır (Şekil 1).

Triazol bazlı asetamid türevlerinin sentezi 8(a–c)

Triazol türevi (4; 0,5 g, 0,002 mol), 50 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişede N, N-dimetilformamid (10 mL) içinde çözünmüştür. Uygun bromoasetamid ara maddesi (7a, 7b veya 7c; 0.002 mol, 1 eşdeğer) sürekli karıştırma ile eklendi, ardından sodyum hidrid (0.05 g, 0.002 mol) eklenerek S-alkilasyonu teşvik edildi. Reaksiyon karışımı, oda sıcaklığında 24–48 saat karıştırıldı ve reaksiyon ilerlemesi TLC tarafından izlendi. İşlem tamamlandığında, reaksiyon karışımı buz gibi suya dökülerek çökeltme sağlanır. Çökelti filtreleme ile toplanmış, soğuk suyla iyice yıkanmış, kurutulmuş ve FTIR, ¹H NMR ve ¹³C NMR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir (Şekil 1).

Oksadiyazol bazlı asetamid türevleri 9(d–f) sentezi

Oksadiazol türevi (3; 0,5 g, 0,002 mol) 50 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişede N, N-dimetilformamid (10 mL) içinde çözünmüştür. Karşılık gelen bromoasetamid ara maddesi, 7d, 7e veya 7f (0,002 mol, 1 eşdeğer) eklendi, ardından S-alkilasyonu kolaylaştırmak için sodyum hidrid (0,05 g, 0,002 mol) eklendi. Reaksiyon karışımı, oda sıcaklığında 24–48 saat karıştırıldı ve ilerleme TLC tarafından izlendi. Tamamlandıktan sonra, karışım buz gibi suya dökülerek ürünün çökeltilmesi sağlandı. Çökelti filtreleme ile toplanmış, soğuk suyla iyice yıkanmış, kurutulmuş ve FTIR, ¹H NMR ve ¹³C NMR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir (Şekil 1).

α-Glukozidaz inhibisyon testi

α-glukozidaz inhibitör etkinliği, test numunesi çözeltinin 50 μL'si fosfat tamponu (pH 6.8) içinde hazırlanmış 100 μL α-glukozidaz çözeltisi (0,35 U/mL) ile karıştırılarak değerlendirildi. Reaksiyon karışımı 37 °C'de 10 dakika kuluçka altına alındı, ardından 100 μL 1,5 mM p-nitrofenil-α-D-glukopiranozid substrat olarak eklendi. 37 °C'de 20 dakika boyunca daha fazla kuluçkadan sonra, reaksiyon 1 mL 1 M sodyum karbonat (Na₂CO₃) eklenerek sonlandırıldı. Soğurma 400 nm¹⁴ olarak ölçüldü. Pozitif kontrol olarak akarboz kullanıldı. Test bileşiği olmayan reaksiyon karışımı negatif kontrol olarak kullanılırken, enzimsiz reaksiyon karışımı boşluk olarak kullanıldı.

Tüm deneyler üçlü olarak gerçekleştirildi ve sonuçlar ortalama ± standart sapma (SD) olarak ifade edildi. α-glukozidaz aktivitesinin yüzde inhibisyonu aşağıdaki denklem(1)¹⁴ kullanılarak hesaplandı:

(1)

burada A_s , test numunesi çözeltinin emilimini temsil eder, A_b reaktif boşluğun emilmesini (α-glukozidaz olmadan) ve A₀ negatif kontrolün emilimini (örnek olmadan) temsil eder. IC₅₀ değerleri, 3.125 ile 100 μM arasında değişen bileşik konsantrasyonları test edilerek belirlendi. Doğrusal olmayan regresyon analizi standart grafik yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi.

Üraza inhibisyon testi

Üreaz inhibitör aktivitesi, modifiye edilmiş bir Berthelot yöntemiyle belirlendi. Reaksiyon karışımı, 300 μL test numunesi çözeltisi, 200 μL jack fasulye ureaz çözeltisi ve 200 μL 25 mM ürea içeriyordu. Karışım, 37 °C'de su banyosunda 30 dakika kuluçka edildi. İnkubasyon sonrası, 10 g/L fenol ve 50 g/L sodyum nitroprussid içeren 500 μL renk geliştiren bir çözelti ve ardından %5 (v/v) sodyum hipoklorit ve 5 g/L sodyum hidroksit içeren ikinci bir çözelti 500 μL eklendi. Reaksiyon karışımı, renk gelişimi için ek 15–30 dakika kuluçka edildi.

Çözeltinin emilimi reaktif^{boş 15} ile 625 nm olarak ölçüldü. Tiourea pozitif kontrol olarak, test bileşiği olmayan reaksiyon karışımı negatif kontrol olarak ve üraz enzimi olmayan karışım boş olarak kullanıldı. Tüm deneyler üçlü (n = 3) olarak yapıldı ve sonuçlar ortalama değerler ± standart sapma (S.D.) olarak ifade edildi. Inhibisyon yüzdesi aşağıdaki matematiksel formül (2)¹⁵ kullanılarak hesaplandı:

(2)

burada A₀ , kontrol ünitesinin emilimidir (inhibitörsüz) ve A_s test örneğinin emilimidir (inhibitörle birlikte). IC₅₀ değerlerini belirlemek için grafik ve doğrusal olmayan regresyon analizi standart veri grafik yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi.

BSA bağlama testi

Sığır serum albümini (BSA) ile sentezlenen bileşikler arasındaki bağlanma etkileşimleri, floresans söndürme spektroskopisi kullanılarak incelendi. 20 mM fosfat tamponunda (pH 7.4) 10 μM BSA stok çözeltisi hazırlandı. Her titrasyon deneyi için, 1.0 mL BSA çözeltisi 2.0 mL fosfat tamponu ile bir kuvars küvetinde karıştırıldı. Çözelti, test bileşiğinin ardışık olarak 5 μL aliquot (1,5 mM metanol) eklenmesiyle titredildi. Floresans emisyon spektrumları, 295 nm'de uyarıma sonrası 300–400 nm dalga boyu aralığında kaydedildi ve maksimum emisyon yaklaşık 336 nm olarak gözlemlendi. Floresans ölçümleri, standart floresan alma yazılımıyla donatılmış bir floresan spektrofotometresi kullanılarak gerçekleştirildi; uyarılma ve emisyon yarığı genişlikleri sırasıyla 10 nm ve 2,5 nm olarak ayarlandı. Gibbs serbest enerjisi (ΔG), entalpi (ΔH) ve entropi (ΔS) dahil olmak üzere bağlanmanın termodinamik parametrelerini belirlemek için titrasyon deneyleri 298, 308 ve 313 K'da tekrarlandı.

Floresans söndürme mekanizmasını incelemek için, deneysel veriler Stern–Volmer denklemi (Denklem 3)¹⁶ kullanılarak analiz edildi:

(3)

burada F₀ ve F, sırasıyla BSA'nın söndürücü yokluğunda ve varlığında floresans yoğunluklarını temsil eder; K_q, bimoleküler söndürme hızı sabitidir; τ₀, bir söndürücü yokken BSA'nın ortalama ömrüdür; K_SV, Stern-Volmer soğutma sabitidir; ve [Q] söndürücünün konsantrasyonudur. Bağlanma sabiti (K_b) ve bağlanma noktalarının sayısı (n) daha sonra Denklem (4)^16'ya göre çift logaritma çizilerek belirlendi:

(4)

Ayrıca, bağlanma etkileşimini yöneten standart Gibbs serbest enerji değişimi (ΔG°), standart entalpi değişimi (ΔH°) ve standart entropi değişimi (ΔS°) Van't Hoff ve Gibbs-Helmholtz ilişkileri kullanılarak hesaplandı; bunlar Denklemler (5) ve (6)^17'de ifade edildi:

ΔG^∘ = -RT ln K_b (5)

(6)

burada R , evrensel gaz sabiti, T ise Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır.

Moleküler kenetleme

Tüm moleküler modelleme ve kenetlenme simülasyonları Schrödinger Suite (Maestro arayüzü) kullanılarak gerçekleştirildi; kenetlenme ise Glide modülü kullanılarak gerçekleştirildi. α-glukosidaza (PDB ID: 5NN8) ve üraza (PDB ID: 4H9M) kristal yapıları RCSB Protein Veri Bankası'ndan alındı. Protein yapıları, Protein Hazırlama Sihirbazı kullanılarak birlikte kristalleşmiş ligandlar, su molekülleri ve temel olmayan heteroatomlar çıkarıldı, eksik kalıntılar ve döngüler eklendi, doğru bağ sıraları atandı ve polar hidrojen atomları eklendi. Protonasyon ve tautomerik durumlar Epik modülü kullanılarak fizyolojik pH (7.0 ± 2.0) olarak atandı. Hazırlanan protein yapıları, sterik çatışmaları hafifletmek için OPLS kuvvet alanı ile kısıtlanmış enerji minimumlaştırmasına maruz bırakıldı.

Bileşikler 3, 4, 8(a–c) ve 9(d–f)'nin iki boyutlu yapıları, referans inhibitörler akarboz ve tioüre ile birlikte LigPrep modülü kullanılarak hazırlandı. Fizyolojik pH'daki bağ düzenleri, stereokimya ve iyonizasyon durumları optimize edildi ve ortaya çıkan üç boyutlu ligand konformasyonları OPLS kuvvet alanı kullanılarak enerji açısından en aza indirildi.

Reseptör ızgaraları, Receptor Grid Generation aracı kullanılarak oluşturuldu; ızgara kutuları aktif siteleri tanımlamak için kristalleşmiş doğal ligandlar üzerine merkezlendi. Her iki protein için ızgara kutusu boyutları 25 × 25 × 25 şolarak ayarlandı. Üraz ızgarası x = −38.76, y = −44.14 ve z = 66.88 merkezindeydi; α-glukozidaz ızgarası x = 21.14, y = −7.56 ve z = 24.37 merkezindeydi.

Kenetlenme hesaplamaları, esnek ligand örnekleme ile Glide'ın ekstra hassasiyet (XP) modu kullanılarak gerçekleştirildi. Her ligand için birden fazla bağlanma pozu oluşturuldu ve en düşük Glide kenetlenme puanına sahip poz daha fazla analiz için seçildi. Kenetlenme protokolü, kristalleşmiş ligandların ilgili reseptör ızgaralarına yeniden kenetlenmesiyle doğrulandı. ≤2.0 şkök ortalama kare sapması (RMSD) değerleri, kenetlenme protokolünün güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini doğruladı.

Bağlanmış komplekslerin bağlanma konformasyonları PyMOL (sürüm 3.1)¹⁸ kullanılarak görselleştirildi. Hidrojen bağları, hidrofobik temaslar ve elektrostatik etkileşimler dahil olmak üzere protein–ligand etkileşimleri Discovery Studio Visualizer¹⁹ kullanılarak analiz edildi.

Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) analizi

Tüm yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları Gauss 09 kullanılarak yapıldı ve optimize edilmiş moleküler geometriler ile sınır moleküler orbitalleri GaussView 5 kullanılarak görselleştirildi. Sentezlenen triazol ve oksadiazol bazlı asetamid türevleri olan 8(a–c) ve 9(d–f), Becke üç parametreli Lee–Yang–Parr (B3LYP) hibrit fonksiyonel ve 6-311+G(d,p) temel^{seti 20} ile birlikte sulu fazda geometri optimizasyonuna tabi tutuldu. Çözücü etkileri, İletken benzeri Polarizasyon Sürekliliği Modeli (CPCM)²¹ kullanılarak dahil edilmiştir. Daha sonra aynı teori seviyesinde titreşim frekansı hesaplamaları yapıldı ve tüm optimize edilmiş yapıların potansiyel enerji yüzeyinde gerçek yerel minimumlara karşılık geldiğini, hayali frekansların olmaması ile doğrulandı.

Sentezlenen bileşiklerin elektronik geçişlerini ve kinetik kararlılığını anlamak için, en yüksek dolu moleküler orbital (E_HOMO) ve en düşük boş moleküler orbital (E_LUMO) enerjileri hesaplandı. Her türevin kimyasal reaktivitesi ve kinetik kararlılığını değerlendirmek için sınır moleküler orbital enerji boşluğu (ΔE = E_LUMO - E_HOMO) belirlendi; daha küçük bir enerji boşluğu daha yüksek reaktiviteyi gösterir.

Ayrıca, kimyasal sertlik (η), yumuşaklık (S), kimyasal potansiyel (μ), elektronegatiflik (X) ve elektrofilik indeksi (w) dahil olmak üzere küresel kimyasal reaktivite tanımlayıcıları, sınır orbital enerjilerinden aşağıdaki standart operasyonel denklemler kullanılarak hesaplandı²²:

(7)

(8)

(9)

(10)

Hesaplanan elektronik özellikler ve küresel tanımlayıcılar, seriler boyunca sistematik olarak karşılaştırılarak gözlemlenen α-glukozidaz ve üraz inhibitör profillerini yansıtan yapı-aktivite ilişkileri (SAR) oluşturuldu.

Ayrıca, VESTA kullanılarak moleküler elektrostatik potansiyel (MESP) haritaları oluşturuldu ve görselleştirildi; böylece optimize edilmiş moleküler çerçeveler arasında yük dağılımı haritalandı. MESP yüzeyleri, elektrofilik (elektron eksikliği, nükleofilik saldırıyı tercih eden) ve nükleofil (elektron zengin, elektrofilik saldırı tercih edilen) bölgelerin tanımlanmasına olanak sağladı. Bu elektrostatik potansiyel dağılımı nihayetinde moleküler kenetlenme simülasyonlarında gözlemlenen hidrojen bağları ve elektrostatik kontaktlar gibi spesifik kovalent olmayan bağlanma etkileşimleriyle ilişkilendirildi.

ADME analizi

Sentezlenen triazol ve oksadiazol bazlı asetamid türevleri 8(a–c) ve 9(d–f)'nin ilaç benzerliği ve biyofarmasötik özellikleri değerlendirilmek için in silico emilim, dağılım, metabolizma ve atılım (ADME) analizi yapıldı. Tüm sentezlenen bileşiklerin basitleştirilmiş moleküler giriş hat giriş sistemi (SMILES) temsilleri, referans inhibitörleri karboz ve tiorea ile birlikte, moleküler modelleme yazılımı kullanılarak oluşturulmuş ve SwissADME web^{sunucusu 23'e} gönderilmiştir.

Hesaplanan fizikokimyasal parametreler arasında moleküler ağırlık (MW), lipofilisite (logP), topolojik kutup yüzey alanı (TPSA), hidrojen bağ bağışçılarının sayısı (HBD), hidrojen bağ alıcılarının sayısı (HBA) ve dönebilir bağların sayısı (RB) yer alıyordu.

Farmakokinetik özellikler, gastrointestinal (GI) emilimi ve kan-beyin bariyeri (BBB) geçirgenliği tahmin edilerek değerlendirildi. Ayrıca, bileşikler Lipinski'nin beş kuralı ve diğer yerleşik ilaç benzerlik kriterlerine uyumluluk açısından değerlendirilerek ağızdan biyolojik kullanılabilirliklerini tahmin etti. Son olarak, sentetik erişilebilirlik (SA) puanı, her bileşik için 1'den (sentezlenmesi kolay) ile 10'a (sentezlenmesi çok zor) arasında değişen bir ölçekte hesaplandı. Sentezlenen bileşiklerin tahmin edilen ADME ve ilaç benzerliği profilleri, referans inhibitörlerin profilleriyle karşılaştırıldı ve ilaç geliştirme için öncü aday olarak potansiyelleri değerlendirildi.

Sonuçlar

Sentezlenen bileşiklerin kimya ve karakterizasyonu

Hedef triazol ve oksadiazol bazlı asetamid türevleri, Şekil 1'de gösterilen sentetik yola göre sentezlenmiştir. İstenen bileşikler, iyi ile mükemmel verimlerde (%69–%87) beyazdan sarıya kadar kristal katı maddeler olarak elde edilmiştir. Saflıkları TLC, erime noktası belirleme ve spektroskopik analizlerle doğrulandı. Sentezlenen bileşiklerin karakteristik fonksiyo...

Tartışma

Bu çalışma, triazol ve oksadiazol bazlı asetamid türevleri serisini sentezledi ve yapısal, biyolojik, hesaplamalı ve farmakokinetik özelliklerini değerlendirdi. HRMS ile spektroskopik karakterizasyon, element analizi, ¹H NMR ve ¹³C NMR ile yapılan çalışmalar, hedef moleküllerin başarılı sentezini doğruladı. Gözlemlenen kimyasal kaymalar, bağlantı desenleri ve karbon rezonansları önerilen yapılarla tutarlıydı. Karakteristik amid NH sinyaller...

Malzemeler

```html

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
1-Naphthylamine	Merck	106148	Aromatic amine used for preparation of substituted analogs
2,5-Dimethylaniline	Sigma-Aldrich	D146706	Aromatic amine used for synthesis of substituted derivatives
3,4-Dimethylaniline	Alfa Aesar	A15416	Aromatic amine used for preparation of structural analogs
Benzoic Acid	Sigma-Aldrich	242381	Starting material for synthesis of benzohydrazide intermediate
Bromoacetyl Bromide	Sigma-Aldrich	B17601	Electrophilic reagent used in synthesis of bromoacetamide intermediates
Carbon Disulfide	Sigma-Aldrich	289116	Key reagent for cyclization to oxadiazole ring system
Chloroform	Sigma-Aldrich	C2432	Solvent used in extraction and purification processes
Dimethylformamide (DMF)	Sigma-Aldrich	227056	Polar aprotic solvent used in derivatization and substitution reactions
Diphenylamine	Sigma-Aldrich	D23802	Aromatic amine used in synthesis of derivative compounds
Epik (2022-1)	Schrödinger, LLC	N/A (software)	Used to generate ligand ionization states at pH 7.0; RRID: N/A
Ethanol	Sigma-Aldrich	E7023	Reaction solvent for esterification and hydrazide formation
Ethyl Acetate	Sigma-Aldrich	270989	Polar mobile phase component in TLC analysis and extraction
Gaussian 09, Revision D.01 (Gaussian 09W)	Gaussian, Inc.	N/A (software)	Software used for DFT calculations (HOMO-LUMO, MESP, global reactivity descriptors); RRID:SCR_014897
GaussView 5	Gaussian, Inc., Wallingford, CT, USA	N/A (software)	Used for visualization of optimized structures and orbital energies; RRID: N/A
Glide (2022-1)	Schrödinger, LLC	N/A (software)	Docking software used for receptor grid generation and extra-precision (XP) molecular docking; RRID:SCR_000187
GraphPad Prism, version 9	GraphPad Software, Boston, MA, USA	N/A (software)	Used for IC50 regression analysis and statistical evaluation of enzyme inhibition data; RRID:SCR_002798
Hydrazine	Sigma-Aldrich	225819	Reagent used for conversion of ester to benzohydrazide
L(+)-Glutamine	Sigma-Aldrich	G3126	Reagent used in biological evaluation studies
LigPrep (2022-1)	Schrödinger, LLC	N/A (software)	Used for ligand structure optimization and 3D conformer generation; RRID:SCR_016746
Lithium Hydride	Sigma-Aldrich	201049	Catalyst used for activation of thiol group in substitution reactions
Maestro (v13.2, Schrödinger Release 2022-1)	Schrödinger, LLC	N/A (software)	Molecular modeling suite used for protein/ligand structure preparation and visualization; RRID:SCR_016748
Methanol	Sigma-Aldrich	34860	Solvent used in purification and biological assay preparations
n-Hexane	Merck	104391	Non-polar mobile phase component in TLC analysis
OPLS-2005 / OPLS-AA	Schrödinger, LLC	N/A (force field)	Force field used for energy minimization of protein and ligand structures; RRID: N/A
Phenyl Isothiocyanate	Merck	807028	Reagent used in synthesis of triazole derivatives
Protein Preparation Wizard (2022-1)	Schrödinger, LLC	N/A (software)	Used for receptor structure refinement prior to docking; RRID:SCR_016749
Sodium Hydroxide	Sigma-Aldrich	221465	Base used for pH adjustment and reaction neutralization
Sulfuric Acid	BDH	10276	Acid catalyst used in esterification step under reflux conditions
Trimethylamine	Riedel-de Haen	22129	Organic base used during synthesis of substituted derivatives
VESTA, version 3.5.8	Momma & Izumi (developers); freely distributed	N/A (software)	Used for visualization of molecular electrostatic potential (MESP) and HOMO-LUMO surface maps; RRID: N/A

```