Schnelle und einfache Synthese antibakterieller Aminosäure-Schiff-Base-Kupfer-Komplexe

Seit ihrer Entwicklung im späten 19. Jahrhundert sind Schiffsche Basen aufgrund ihrer vielfältigen wünschenswerten Eigenschaften eine beliebte Gruppe organischer Verbindungen. Das Vorhandensein von sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff in ihrer Struktur macht sie zu vielseitigen Molekülen mit einer Reihe von Anwendungen, die von Farbstoffen und Katalysatoren bis hin zu Umweltsensoren und Rohstoffen für die chemische Synthese reichen.

In letzter Zeit ist das Interesse an der biologischen Aktivität von Schiff-Basen gestiegen, da Forscher entdeckt haben, dass Metallkomplexderivate von Schiff-Basen als Antioxidantien, antimikrobielle und Antikrebsmittel dienen können. Unter diesen Verbindungen haben Studien gezeigt, dass Aminosäure-Schiff-Base-Kupfer(Cu)-Komplexe die vielversprechendsten antimikrobiellen Eigenschaften haben; Die Reaktionszeit zur Herstellung dieser Verbindungen kann jedoch Stunden bis Tage betragen.

In einem kürzlich veröffentlichten Durchbruch am 18. Juni 2022 in Angewandte Mikrobiologieberichtete ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Takashiro Akitsu von der Tokyo University of Science über ein zweistufiges Syntheseverfahren, das innerhalb von nur 10 Minuten Aminosäure-Schiff-Base-Cu(II)-Komplexe herstellte. Zum Team gehörten Dr. Estelle Léonard und Dr. Antoine Fayeulle von ESCOM, TIMR (Integrated Transformations of Renewable Matter), Centre de Recherche Royallieu, Technische Universität Compiègne, Frankreich.

„Aminosäure-Schiff-Base-Cu(II)-Komplexe haben das Potenzial, als antimikrobielle Wirkstoffe verwendet zu werden, aber ihre breiteren Anwendungen werden durch herkömmliche Synthesemethoden begrenzt, die oft mehrere Stunden und manchmal Tage dauern. Mit unserer Forschung wollen wir diese Herausforderung meistern indem sie den Syntheseprozess einfacher machen“, sagt Prof. Akitsu über die Begründung ihrer Studie.

Das Team verwendete Mikrowellenstrahlung, um diese Verbindungen herzustellen, da diese die Reaktion stark beschleunigen und gleichzeitig eine kontrollierte Erwärmung ermöglichen. Dieses Verfahren gewährleistet auch höhere Ausbeuten, bessere Reinheit und weniger Nebenprodukte. Außerdem wählten sie Methanol als Lösungsmittel für die Reaktionen. Mit einem hohen Verlustfaktor von 0,659, der die Fähigkeit bestimmt, Mikrowellenenergie in Wärme umzuwandeln, und einer hohen Mikrowellenabsorptionsrate war Methanol ideal zum Beschleunigen der Reaktionen und verringerte die globale Reaktionszeit auf 10 Minuten.

Um die antibakteriellen Eigenschaften der Verbindungen abzuschätzen, testeten die Forscher sie gegen verschiedene Bakterien. Sie fanden heraus, dass die ein- und zweifach chlorsubstituierten Komplexe eine bessere Wirkung gegen Bakterien mit bemerkenswerter Aktivität gegen E. coli zeigten als die Moleküle ohne Chlorgruppen. Das Team bemerkte auch das Vorhandensein von leichten antioxidativen Eigenschaften in den ein- und zweifach chlorierten Komplexen. In Zukunft will das Team die Toxizität dieser Verbindungen gegenüber Nieren-, Leber- und Hautzellen untersuchen.

Diese neue Synthesetechnik minimiert die globale Reaktionszeit, maximiert die Reaktionsbedingungen und produziert hochreine Produkte mit vielversprechender antibakterieller Aktivität. Die Erkenntnisse aus dieser Studie können als Rahmen für die Entwicklung schneller und einfacher Synthesetechniken für biologisch aktive Aminosäurederivate von Schiff-Base-Metallkomplexen verwendet werden.

„Bakterielle Infektionskrankheiten stellen eine große Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar. Unsere Studie soll zur Verbesserung der Gesundheitssysteme in Entwicklungsländern beitragen, die häufig von Infektionsepidemien betroffen sind“, schließt Prof. Akitsu.