Bazı yeni 1,4-benzoksazin halkası taşıyan benzotiyazol türevi bileşiklerin sentezi, yapı aydınlatmaları, antibakteriyel etkileri ve topoizomeraz IV enzimi üzerine moleküler etkileşme dinamiklerinin incelenmesi
Synthesis, structure elucidation, antibacterial activity and investigation of molecular interaction dynamics on topoisomerase IV of some new benzothiazole derivatives holding 1,4-benzoxazine ring
Yazar: SERAP YILMAZ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL YALÇIN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Benzoksazoller = Benzoxazoles ; Benzotiyazoller = Benzothiazoles ; Enzimler = Enzymes ; Moleküler yapı = Molecular structure ; Topoizomeraz = Topoisomerase

Özet:
Bu çalışmada, 5 tane yeni 1,4-benzoksazin ve 13 tane yeni 1,4-benzoksazin halkası taşıyan benzotiyazol türevi bileşik ilk kez sentezlenmiş ve in vitro antibakteriyel aktiviteleri test edilmiştir. 1,4-benzoksazin türevlerinin sentezi için, monoetil fumarik asit ve tiyonil klorür mikrodalga koşulları altında reaksiyona sokulmuştur. Elde edilen monoetil fumaril klorür, dioksan içinde sübstitüe aminofenoller ve NaHCO3 karışımına eklenmiştir.  Elde edilen ürünün K2CO3'la EtOH içerisindeki süspansiyonu oda sıcaklığında 3 saat karıştırılarak 1,4-benzoksazin türevleri elde edilmiştir. 2-aminotiyofenol ve 1,4-benzoksazin türevlerinin polifosforik asitle reaksiyonu sonucunda hedeflenen benzotiyazol türevi  bileşikler hazırlanmıştır.
Sentezlenen bileşiklerin saflıkları İTK ile kontrol edildikten sonra erime noktaları saptanmış ve yapıları, 1H-NMR, MASS ve elementel analiz sonuçları ile aydınlatılmıştır.
Sentezlenen bileşiklerin in vitro antibakteriyel aktiviteleri Gram negatif bakterilerden Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Escherichia coli ATCC 25922 ve Gram pozitif bakterilerden Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212 ve bunların klinik izolatları üzerinden gözlenmiştir. Bileşiklerin antibakteriyel aktiviteleri 64-512μg/ml MİK değerleri arasında oldukça zayıf bulunmuştur. Ancak bileşiklerin siprofloksasin ile birlikte A. baumannii (siprofloksasine dirençli ve GyrA mutasyoununa sahip) suşlarına karşı sabit kullanımı sonucunda siprofloksasinin antibakteriyel aktivitesini oldukça iyi ve kayda değer nitelikte indirgedikleri tespit edilmiştir. 
Sentezlenen bileşiklerin moleküler etkileşme dinamiklerinin incelenmesi için Topoisomeraz IV enzimi üzerinde moleküler modelleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çeşitli aktif florokinolonlar ve NBTIs'ler kullanılarak farmakofor modeller geliştirilmiştir. Sonrasında sentezlenen bileşikler oluşturulan bu farmakofor modellerle haritalandırılmıştır. Diğer yandan Topoisomerase IV ParC (PDB:2XKK) ve ParE (PDB:1S14) alt üniteleri üzerinden moleküler doking çalışmaları yürütülerek, bileşiklerin bağlanma özelliklerini tanımlanmaya çalışılmıştır.

Anahtar Sözcükler: Benzoksazin, Benzotiyazol, ParC, ParE, Topoisomerase

Abstract:
In this study, 5 novel 1,4-benzoxazine and 13 novel benzothiazole derivatives holding 1,4-benzoxazine ring were synthesized for the first time and their in vitro antibacterial activities were determined. For their synthesis 1,4-benzoxazine derivatives, mono ethyl fumaric acid and thionyl chloride reacted under microwave conditions. Obtained monoethyl fumaryl chloride was mixed with substitued-aminophenoles and NaHCO3 in dioxane. A suspension of obtained compounds and K2CO3 in EtOH was stirred for 3 h at room temperature to achieve 1,4-benzoxazine derivatives. 2-aminothiophenol and 1,4-benzoxazine derivatives were reacted in polyphoshoric acid, thus targeted benzothiazole derivatives were prepared.
The purity of the synthesized compounds has been controlled by TLC and their melting points were determined. Their structures were elucidated by using 1H-NMR, Mass and Elemental Analysis methods.
The in vitro antibacterial activity of the synthesized compounds was observed against some Gram-negative bacteria such as Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Escherichia coli ATCC 25922, some Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212 and their clinical isolates. The synthesized compounds were found poor antibacterial activity at the MIC values between 64-512μg/ml. But when they were tested in fixed combinations with ciprofloxacin against the A. baumannii (ciprofloxacin resistant and GyrA mutation) antibacterial activity of ciprofloxacin was reduced significantlyto better MIC values.
Molecular modeling studies of the synthesized compounds were performed on Topoisomerase IV enzymes to investigate the molecular interaction dynamics. Pharmacophore models generated using several active fluoroquinolones and NBTIs. Afterwards the synthesized compounds were mapped onto to these generated pharmacophore models. On the other side, molecular docking studies of the synthesized compounds were performed on Topoisomerase IV ParC (PDB:2XKK) and ParE (PDB:1S14) in order to understand the binding properties.

Key Words: Benzoxazine, Benzothiazole, ParC, ParE, Topoisomerase IV