Tổng hợp toàn phần các 1,3-thiazole mang khung carbazole, hoạt tính kháng nấm, ức chế enzyme α-glucosidase và nghiên cứu docking phân tử

Đề tài Tổng hợp toàn phần các 1,3-thiazole mang khung carbazole, hoạt tính kháng nấm, ức chế enzyme α-glucosidase và nghiên cứu docking phân tử do Trần Đinh Đại Nhân1 - Trần Nguyễn Minh Ân2 - Nguyễn Thị Hồng Anh1* (1Trường Đại học Công Thương TP. Hồ Chí Minh - 2Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh ) thực hiện.

TÓM TẮT:

Đã tổng hợp thành công và xác định cấu trúc 2 dẫn xuất thiazole mới 4-(2-(2-((6-bromo-9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)methylene)hydrazineyl)thiazol-4-yl)-2-nitrophenol (5g) và 2-(2-((6-bromo-9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)methylene)hydrazineyl)-4-(3,4-dihydro-2H-benzo[b [1,4]dioxepin-7-yl)thiazole (5h) thông qua tổng hợp toàn phần hợp chất dị vòng 1,3-thiazole và xác định cấu trúc bằng phương pháp hóa lý cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR, HR-MS. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Balicilus cereus (BC), Escherichia coli (EC) và Salmonella enterica (SE), kháng nấm Salmonella enterica bằng phương pháp phân tán đĩa giấy và hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase trong vitro. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học cho thấy hợp chất 5h có hoạt tính kháng nấm mạnh ở nồng độ 12.5 µM. Hợp chất 5g có hoạt tính ức chế enzyme mạnh nhất giữa các hợp chất trong nhóm dẫn xuất 1,3-thiazole được tổng hợp và thuốc chuẩn Acarbose, giá trị IC50, 25.70 ± 1.97 μM. Trong silico đã tiến hành tính toán docking cho thấy, pose79 (5g) tương tác tốt với enzyme: 4J5T với giá trị năng lượng tự do Gibbs và hằng số ức chế -9.85 Kcal.mol-1, Ki = 0.060 μM tương ứng và mạnh hơn pose 65 (5h) với giá trị năng lượng tự do Gibbs; hằng số ức chế -9.17 Kcal.mol-1, Ki=0.189 µM boeis khóa cạnh nhiệt động học và mô hình liên tương tác ligand, sử dụng các gói phần mềm AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio Visualizer V21.1.0.20298 và Molegro molecule viewer.      

Từ khóa: 1,3-Thiazole, 9H-Carbazole, kháng khuẩn, nấm, ức chế α-glucosidase, Docking phân tử.

1. Đặt vấn đề

Thiazole là một hợp chất hữu cơ dị vòng có khung dị tố S,N công thức phân tử C3H3NS, là hợp chất dị vòng ổn định, có cả nhóm cho electron (-S-) và nhóm nhận electron (C=N). Vòng thiazole hiện diện trong nhiều sản phẩm tự nhiên và tổng hợp với nhiều hoạt tính sinh học, ví dụ, thiazole chứa vitamin B1 (thiamine) giúp hoạt động bình thường của hệ thần kinh nhờ vai trò của nó trong tổng hợp acetylcholine. Các biến đổi đa dạng của vòng thiazole ở các vị trí khác nhau đã dẫn đến nhiều hợp chất mới có phổ hoạt tính dược lý rộng như hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư [1], lợi tiểu, kháng viêm, ức chế HIV. Thiazole [5,4-b] pyrimidine-5 (4H) -ones và chất ức chế GSK-3 thiazole [5,4-f] quinazolin-9-ones hiệu quả điều trị của chúng trong các bệnh khác nhau. Nhóm hợp chất này đã được sử dụng thành công trong quá khứ như là các tác nhân thần kinh trung ương mạnh. Pramipexole, 2-amino-thiazole hợp nhất với vòng cyclohexane, trong đó gốc aminothiazole là một isostere với vòng catechol của dopamine, đã chứng minh hoạt tính dopamine D2 sản xuất ra một hóa chất hoạt hóa một thụ thể để sản xuất một đáp ứng sinh hóa. Để tìm kiếm các chất đối kháng adenosine A2AR hiệu quả hơn. Nhiều dẫn xuất thiazole khác đã được tổng hợp và cấp bằng sáng chế. Dẫn xuất butyl thiazole, dẫn xuất imidazolo-thiazole, dẫn xuất 2-aminothiazole và dẫn xuất thiazole mang nhóm dị vòng triazole có hoạt tính kháng Alzheimer mạnh. Hiên nay, chưa có đánh giá nào làm nổi bật các hoạt động CNS của thiazoles.

Do đó, những hiểu biết sâu sắc về nhiều thiazole hoạt động trên thần kinh trung ương bao gồm ligand nhận adenosine, ligand nhận dopamine, chất ức chế nNOS, ligand nhận glutamate, phối tử thụ thể 5-HT, ligand nhận GABA, ligand nhận canchonabinoid - ligand nhận opioid, chất bảo vệ thần kinh và chống co giật [2]. Việc tổng hợp các dẫn xuất thiazole rất được quan tâm trong lĩnh vực hóa dược. Một số phương pháp đã được sử dụng để tổng hợp các dẫn xuất thiazole như tổng hợp Hantzsch, tổng hợp Gabriel và tổng hợp Cook-Heilborn [2]. Việc tổng hợp các dẫn xuất 1,3-thiazole thông qua tiếp cận tổng hợp Hantzsch rất quan trọng, dễ dàng thực hiện phản ứng trong giai đoạn ngưng tụ của thiosemicarbazone và α-halo ketone, phản ứng đun hoàn lưu từ 3-8 giờ, phản ứng gần như xảy ra hoàn toàn. Mặt khác, Carbazole là hợp chất dị vòng N, là nguyên liệu sinh hóa rẻ tiền và có nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ, nhiều hoạt tính sinh học của nhóm này, hoạt tính kháng khuẩn, nấm [3], [4], [5], kháng bệnh Alzheimer [6], kháng viêm [7], một số ứng dụng của dẫn xuất carbazole trong pin mặt trời nhạy với thuốc nhuộm trạng thái rắn [8], [9], [10], ứng dụng điện hóa [11], vật liệu quang học [12], [13], [14], [15], ứng dụng quang điện [16], kháng lại stress oxy hóa [17]. Một số chiến lược tổng hợp các dẫn xuất Carbazole Alkaloids và các ứng dụng sinh hóa [18]. Đánh giá hoạt tính sinh học, chúng tôi nhận ra việc phát triển các thuốc ức chế enzyme α-glucosidase trong điều trị bệnh đái tháo đường, hoạt tính kháng khuẩn của nhân 1,3-thiazole gần như chưa có công bố trên lớp dị vòng này.

Bởi vì hoạt tính sinh học của carbazole rất phong phú và nó là vật liệu đầu cho tổng hợp các dẫn xuất thiazole dùng trong tổng hợp Hantzsch, phản ứng cộng nucleophine của thiosemicarbazide vào dẫn xuất carbonyl hình thành thiosemicarbazone. Docking phân tử (molecular docking study) là một mô hình tính toán nhằm tìm ra cấu dạng tối ưu của một ligand tương tác với protein/enzyem (receptor), tốt nhất vẫn là enzyme dựa trên các phần mềm mô phỏng sinh học hiện nay như autodock, pad dock, MOE,… nhằm giải thích tại sao một cấu hình ức chế/liên kết tốt với enzyme/protein (receptor). Đây được coi là giai đoạn tiền lâm sàng trong quá trình nghiên cứu và thiết kế thuốc hợp lý. Các chất tiềm năng được phân lập từ thực vật sẽ được tiến hành nghiên cứu in silico để phát hiện các tương tác ligand-protein, nhằm góp phần giải thích tác dụng có được ở nghiên cứu in vitro. Bước tiếp theo là đánh giá giá trị của mô hình (validation) dựa trên sự thay đổi cấu dạng của ligand liên kết với enzyme/protein thông qua giá trị RMSD (RMSD < 2 Å). Bước tiếp theo nữa quan trọng hơn là thực hiện đánh giá độ bền phức hợp ligand-enzyme trong môi trường thực thông qua các phần mềm mô phỏng như Gromacs, Desmond -schrodinger trong môi trường Linux/ubuntu trong thời gian mô phỏng trong 100 ns đánh giá này xem như thuốc có bền ở môi trường thực hay không. Đồng thời, đánh giá các đặc tính giống thuốc theo mô hình được động học của thuốc (ADMET) để dự đoán thông số hóa lý dược học, hấp thu, phân phối, trao đổi, độc tính và đào thải thuốc của một hợp chất có tác dụng như thuốc. Từ đó, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí, đồng thời, là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trên lâm sàng.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Tổng hợp các dẫn xuất carbazole mang nhóm thiazole (1,3-thiazole) (Sơ đồ 1)

kháng nấm

 

2.2. Quy trình chung của docking phân tử trong silico (Sơ đồ 2)

kháng nấm

 

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Kết quả tổng hợp dẫn xuất

Hợp chất 5g: 1H-NMR (500MHz, Acetone, TMS), d (ppm): 1.43 (t, J = 7.25 HZ, 3H, H-15), 4.51 (q, J = 7.3 Hz, 2H, H-14), 7.19 (d, 1H, J = 4.5, H-31), 7.23 (s, 1H, H-25), 7.58 (m, 2H, Ar-H), 7.65 (s, 1H, H-11), 7.67 (s, 1H, H-32), 8.00 (d-d, J1 = 10 Hz , J2 = 1.5 Hz, H-10), 8.13 (d-d, J1 = 11 Hz , J2 = 2 Hz, H-19), 8.33 (s, 1H, H-6), 8.38 (q, 1H, J =1 Hz, H-28), 8.44 (d, 1H, J = 1 Hz, H-13). 13C-NMR (125 MHz, Acetone, TMS) và d (ppm): 14.04 (CH3, C-15), 103.88 (C=C, C-5), 110.56 (CH2, C-24), 111.91 (CH2, C-3), 112.57 (CH2, C-11), 120.98 (CH2, C-31), 121.39 (CH2, C-13), 122.61 (C-Br), 124.01 (CH2, C-28), 125.43 (C-12), 127.36 (CH2, C-2), 128.23 (CH2, C-6), 129.41 (CH2, C-10), 129.78 (C-27), 135.01 (C=C, C-4), 135.23 (CH2, C-32), 140.05 (C-29), 141.96 (C-17), 143.75 (C-25), 149.73 (C=C, C-9), 155.68 (C-OH, C-30), 169.60 (C=C, C-8), 206.11 (C-22).

Hợp chất 5h: 1H-NMR (500MHz, Acetone, TMS), d (ppm): 1.33 (s, 3H, H-15), 2.12 (m, 2H, H-35), 4.15 (q, J = 6 Hz, 4H, Ar-H), 4.46 (d, J= 7 Hz, 2H, Ar-H), 6.98 (s, 1H, H-31), 7.20 (s, 1H, H-32), 7.44 (d, 1H, J = 10.5 Hz, H-24), 7.46 (d, 1H, J = 2.5 Hz,  H-24), 7.60 (d, 1H, J = 10.5 Hz, H-29), 7.63 (d, 1H, J = 9 Hz , H-3), 7.70 (d, J = 8.5 Hz , H-2), 7.89 (d-d, 1H, J1 = 10 HZ, J2 = 1.5 Hz, H-11), 8.19 (s, 1H, H-10),8.41 (d, 1H, J = 1.5 Hz, Ar-H), 8.48 (d, 1H, J = 1.5 Hz, H-19). 13C-NMR (125 MHz, Acetone, TMS) và d (ppm): 13.63 (CH3, C-15), 31.47 (CH2, C-35), 70.38 (CH2) 102.36 (C=C, C-5), 109.98 (CH2, C-24), 111.33 (CH2, C-28), 111.43 (CH2, C-3), 118.60 (CH2, C-31), 120.20 (CH2, C-11), 120.54 (CH2, C-32), 121.27 ( CH2, C-13), 121.55 (C-Br),  123.16 (C-12), 124.00 (CH2, C-2), 124.04 (C-27), 125.92 (CH2, C-6), 128.34 (CH2, C-10), 138.63 (C=C, C-4), 140.41 (C-17), 142.34 (C=C, C-29), 150.41 (C=C, C-30), 150.92 (C-25), 168.14 (C-22).

3.2. Kết quả hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase

Kết quả kháo sát sơ bộ họat tính ức chế enzyme α-glucosidase để phát triển thuốc điều trị bệnh đái tháo đường của hợp chất 5g 5h và Acarbose ở các nồng độ khác nhau từ 50, 200 µM của 5g và 5h và Acarbose ở 200, 500 µg.mL-1 được trình bày trong Hình 1, cho thấy 5g, 5h có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase tốt. Bởi trình bày trong Hình 2, kết quả ức chế enzyme α-glucosidase ở các nồng độ từ 5, 10, 25 và 50 µM, giá trị IC50 của hợp chất 5g là 25.7 µM và giá trị IC50 của hợp chất đối chứng dương, Acarbose là 346.74 µM. Giá trị IC50 của 5g thấp hơn Acarbose là 13.5 lần cho thấy khả năng ức chế enzyme này của 5g tốt hơn thuốc đối chứng dương. Bởi trình bày trong Hình 3 khả năng ức chế enzyme α-glucose của 5h, ở các nồng độ khác nhau và khả năng ức chế cao nhất ở nồng độ 250 µM và thấp nhất ở nồng độ 25 µM tương ứng với ức chế là 52.31 và 8.63%. Giá trị IC50 của 5h đã được tính toán 173.78 µM và thấp hơn Acarbose 2 lần. Trình tự về khả năng ức chế enzyme α-glucosidase: 5g > 5h> Acarbose.      

3.3. In silico docking

3.3.1. α-glucosidase enzyme 4J5T: PDB
kháng nấm

 

Do đó, giá trị biến thiên năng lượng tự do Gibb càng nhỏ (giá trị âm nhất) thì hằng số ức chế Ki càng nhỏ, sự liên kết giữa pose 79 và 4J5T càng bền. Hình 4, biểu thị các tương tác ligand quan trọng giữa pose 79 và 4J5T gồm: phần nhận diện protein của pose 79 thông qua các tương tác pi-cartion từ Arg 304, Lys 307 đến hệ thống điện tử pi của vòng thơm, alkyl hoặc pi-alkyl từ Ile 75, Arg 304, Phe 7 đến các vòng phenyl, dị vòng 5 carbazole và nguyên tử Bromo trên pose 79; một tương tác pi lone pair từ Lys 96 đến vòng phenyl và 01 liên kết pi-donor hydrogen bond từ Ser 11 và Thr494 đến các vòng thơm. Phần linker của pose 79 đã được nhận diện thông qua một tương tác alkyl hoặc pi-alkyl từ Lys 96 đến nhóm methyl trên pose 79. Phần nhóm chức của pose 79 được nhận diện thông qua các liên kết hydrogen hình thành từ Thr 494 đến nguyên tử H và O của nhóm OH và NO2 tương ứng. Một pose có tương tác đầy đủ ở 3 phần: phần nhận diện protein, phần linker và phần nhóm chức, do đó pose 79 này tương tác tốt với enzyme 4J5T. Hình 5, một bản đồ ligand trình bày các tương tác thứ cấp quan trọng: hydrogen, lập thể và tương tác phủ lấp giữa pose 79 và các amino acid của protein. Các acid amin còn lại: Thr494, Met 493, Trp 296, Ile 75, Arg 74, Lys 98, Gly 100, Arg 304, Gln 308, Lys 307 tương tác lập thể với các nguyên tử trên ligand. Các đường tròn màu hồng trên các nguyên tử trên ligand 5g, đặc trưng cho tương tác phủ lấp, kích thước đường tròn càng lớn thể hiện tương tác lập thể mạnh xác định độ bên tương tác pose 79 - 4J5T. Tóm lại, tương tác giữa receptor, 4J5T và cấu dạng bền của ligand có thể phân loại thành 3 vùng như sau: Vùng nhận diện protein của phân tử 5g gồm có tương tác: vòng thơm, phenyl, dây ethyl béo, vòng thiazole. Vùng linker: dây alkyl, nhóm azomethine và vùng nhóm chức có các nhóm chức OH, NO2 liên kết với Thr 494 trong túi pocket của enzyme. Điều này cho thấy sự ức chế hiệu quả enzyme của ligand 5g. 

Kháng nấm
kháng nấm
kháng nấm
kháng nấm

3.4. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, nấm

3.4.1. In vitro hoạt tính kháng khuẩn Balicilus cereus (BC), Escherichia coli (EC) và Salmonella enterica (SE)

Hợp chất 5g-5h được tiến hành thực nghiệm khả năng kháng khuẩn với 4 nồng độ lần lượt là 50, 25, 12.5 và 6.25 µM trên 3 vi khuẩn Balicilus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, trong đó đối chứng dương (+) là kháng sinh Ampicilin, đối chứng âm (-) là dung môi DMSO. Kết quả cho thấy hợp chất 5g-5h không có khả năng kháng khuẩn mạnh đối với 3 loại vi khuẩn này.

3.4.2. In vitro hoạt tính kháng nấm

Hợp chất 5g-5h được tiến hành thực nghiệm khả năng kháng nấm với 3 nồng độ lần lượt là 50, 2: 25, 3: 12.5 µM trên nấm Microsporum gypseum, trong đó đối chứng dương (+) là kháng sinh Fluconazole. Kết quả cho thấy, hợp chất 5h có khả năng kháng nấm mạnh ở nồng độ 12.5 µM. (Hình 7)

kháng nấm

 

4. Kết luận

Hợp chất 5h có khả năng kháng nấm Microsporum gypseum mạnh. Về ức chế enzyme α-glucosidase trong vitro hợp chất 5g là mạnh nhất giữa các hợp chất trong nhóm và mạnh hơn thuốc chuẩn. Điều này giải thích trong silico 5g tương tác tốt với enzyme 4J5T thông qua mô hình liên kết (nhiệt động học) và mô hình tương tác ligand-enzyme, 5g-4J5T. Hợp chất 5h không tương tác tốt với enzyme 4J5T, vì phần nhóm chức không có hydrogen tương tác với enzyme 4j5T.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

  1. A. Adole, R. A. More, B. S. Jagdale, T. B. Pawar, and S. S. Chobe, (2020). Efficient Synthesis, Antibacterial, Antifungal, Antioxidant and Cytotoxicity Study of 2-(2-Hydrazineyl)thiazole Derivatives, ChemistrySelect, vol. 5, no. 9, pp. 2778-2786, doi: 10.1002/slct.201904609.
  2. B. Mishra, S. Kumari, and M. Tiwari, (2015). Thiazole: A promising heterocycle for the development of potent CNS active agents, Eur. J. Med. Chem., vol. 92, pp. 1-34, doi: 10.1016/j.ejmech.2014.12.031.
  3.  Salih, J. Salimon, and E. Yousif, (2016). Synthesis and antimicrobial activities of 9H-carbazole derivatives, Arab. J. Chem., vol. 9, pp. S781-S786, doi: 10.1016/j.arabjc.2011.08.013.
  4. F. Zhang, L. L. Gan, and C. H. Zhou, (2010). Synthesis, antibacterial and antifungal activities of some carbazole derivatives. Bioorganic Med. Chem. Lett., vol. 20, no. 6, pp. 1881-1884, doi: 10.1016/j.bmcl.2010.01.159.
  5. W. Maneerat et al., (2012). Antibacterial carbazole alkaloids from Clausena harmandiana twigs, Fitoterapia, vol. 83, no. 6, pp. 1110-1114, doi: 10.1016/j.fitote.2012.04.026.
  6. Thiratmatrakul et al., (2014). Synthesis, biological evaluation and molecular modeling study of novel tacrine-carbazole hybrids as potential multifunctional agents for the treatment of Alzheimer’s disease, Eur. J. Med. Chem., vol. 75, pp. 21-30, doi: 10.1016/j.ejmech.2014.01.020.
  7. P. Bandgar et al., (2012). Synthesis, biological evaluation, and docking studies of 3-(substituted)-aryl-5-(9-methyl-3-carbazole)-1H-2-pyrazolines as potent anti-inflammatory and antioxidant agents, Bioorganic Med. Chem. Lett., vol. 22, no. 18, pp. 5839-5844, doi: 10.1016/j.bmcl.2012.07.080.
  8. Michaleviciute et al., (2014). Star-shaped carbazole derivative based efficient solid-state dye sensitized solar cell, J. Power Sources, vol. 253, pp. 230-238, doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.12.039.
  9. Marotta et al., (2013). Novel carbazole-phenothiazine dyads for dye-sensitized solar cells: A combined experimental and theoretical study, ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 5, no. 19, pp. 9635-9647, doi: 10.1021/am402675q.
  10. Wan, C. Jia, L. Zhou, W. Huo, X. Yao, and Y. Shi, (2012). Influence of different arylamine electron donors in organic sensitizers for dye-sensitized solar cells, Dye. Pigment., vol. 95, no. 1, pp. 41-46, doi: 10.1016/j.dyepig.2012.03.028.
  11. Shi et al., (2014). A novel carbazole derivative containing dimesitylboron units: Synthesis, photophysical, aggregation induced emission and electroluminescent properties, Dye. Pigment., vol. 104, pp. 34-40, doi: 10.1016/j.dyepig.2013.12.017.
  12. Y. Wang, J. J. Shi, G. Chen, X. P. Xu, and S. J. Ji, (2012). Synthesis and characteristics of novel benzothiazoyl-pyrazoline derivatives containing carbazole, Synth. Met., vol. 162, no. 3-4, pp. 241-246, doi: 10.1016/j.synthmet.2011.11.013.
  13. Karpicz, M. Daškevičiene, V. Getautis, A. Gruodis, and V. Gulbinas, (2014). Electronic properties of indan-1,3-dione-carbazole-based compounds revealed by time resolved spectroscopy, Dye. Pigment., vol. 105, pp. 208-215, doi: 10.1016/j.dyepig.2014.02.011.
  14. Simokaitiene, J. V Grazulevicius, V. Jankauskas, R. Rutkaite, and J. Sidaravicius, (2008). Synthesis and properties of glass-forming phenothiazine and carbazole adducts, Dye. Pigment., vol. 79, no. 1, pp. 40-47, doi: 10.1016/j.dyepig.2008.01.002.
  15. Lu, Y. Zhu, K. Ma, L. Cao, and K. Wang, (2012). Facile synthesis and photo-physical properties of cyano-substituted styryl derivatives based on carbazole/phenothiazine, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc., vol. 95, pp. 128-134, doi: 10.1016/j.saa.2012.04.090.
  16. Bubniene, T. Malinauskas, M. Daskeviciene, V. Jankauskas, and V. Getautis, (2010). Easily functionalizable carbazole based building blocks with extended conjugated systems for optoelectronic applications, Tetrahedron, vol. 66, no. 17, pp. 3199-3206, doi: 10.1016/j.tet.2010.02.086.
  17. Zhu et al., (2013). Discovery of novel N-substituted carbazoles as neuroprotective agents with potent anti-oxidative activity, Eur. J. Med. Chem., vol. 68, pp. 81-88, doi: 10.1016/j.ejmech.2013.07.029.
  18. W. Schmidt, K. R. Reddy, and H. J. Knölker, (2012). Occurrence, biogenesis, and synthesis of biologically active carbazole alkaloids, Chem. Rev., vol. 112, no. 6, pp. 3193-3328, doi: 10.1021/cr200447s.

Synthesizing 1,3-thiazole with carbazole, α-glucosidase and exploring molecular docking

Tran Dinh Dai Nhan1

TranNguyen Minh An2

Nguyen Thi Hong Anh1

1Ho Chi Minh City University of Industry and Trade

2Industrial University of Ho Chi Minh City

Abstract:

In this study, two new thiazole derivatives 4-(2-(2-((6-bromo-9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)methylene)hydrazineyl)thiazol-4-yl)-2-nitrophenol (5g) and 2-(2-((6-bromo-9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)methylene)hydrazineyl)-4-(3,4-dihydro-2H-benzo[ b][1,4]dioxepin-7-yl)thiazole (5h) were synthesized successfully through total synthesis of the heterocyclic compound 1,3-thiazole. The structure of these two thiazole derivatives were determined by 1H-NMR nuclear magnetic resonance physicochemical method , 13C-NMR, HR-MS. These two thiazole derivatives’ antibacterial activity against Bacilillus cereus (BC), Escherichia coli (EC) and Salmonella enterica (SE), antifungal activity against Salmonella enterica was tested by paper disc dispersion method and α-glucosidase enzyme inhibitory activity in vitro. Test results showed that the 5h compound has a strong antifungal activity at a concentration of 12.5 µM. The 5g compound has the strongest enzyme inhibitory activity among tested compounds in the group of synthesized 1,3-thiazole derivatives and the standard drug Acarbose, IC50 value, 25.70 ± 1.97 μM. In silico,   docking calculations was conducted. The results showed that the pose79 (5g) interacts well with the enzyme: 4J5T with Gibbs free energy value and inhibition constant -9.85 Kcal.mol-1 and Ki = 0.060 μM, respectively and stronger than that of  the pose 65 (5h) with Gibbs free energy value and inhibition constant -9.17 Kcal.mol-1 and inhibition constant, Ki = 0.189 µM boeis thermodynamic edge locking and inter-ligand interaction model, using the software packages AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio Visualizer V21.1.0.20298 and Molegro molecule viewer.

Keywords: 1,3-Thiazole, 9H-carbazole, antimicrobial activity, α-glucosidase inhibition, molecular docking.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 27 tháng 12 năm 2023]

Tạp chí Công Thương