Published January 31, 2022 | Version v1
Publication Open

Theoretical and experimental investigation of thiourea derivatives: synthesis, crystal structure, in-silico and in-vitro biological evaluation

  • 1. University of Gujrat
  • 2. University of Central Punjab
  • 3. Narodowy Instytut Leków
  • 4. National Centre for Nuclear Research

Description

ABSTRACT. In this study, five different thiourea derivatives were synthesized from aryl amines according to the reported method. 1-Benzoyl-3-(4-methoxyphenyl)thiourea (2) was confirmed with single crystal XRD analysis while 1-benzoyl-3-phenylthiourea (1), 1-benzoyl-3-(4-hydroxyphenyl)thiourea (3), 1-benzoyl-3-(2-nitrophenyl) thiourea (4) and 1-benzoyl-3-p-tolylthiourea (5) were elucidated with FTIR and NMR techniques. The geometry optimization of the targeted molecules was accomplished with density functional theory applying B3LYP function. The experimental (XRD) and calculated (DFT) bond angles and bond lengths were compared. The frontier molecular orbitals and molecular electrostatic potential were computed to determine the charge density distribution and possible sites for electrophilic and nucleophilic reactions of the crystalline compound. The synthesized compounds were evaluated as an anti-radical scavenger and enzyme (esterases and protease) inhibitor using in-vitro models. The results confirmed that the synthesized molecules have good anti-oxidant property while a moderate enzyme inhibiting activity. Docking study was conducted with acetylcholine and butyrylcholine esterase which suggested that molecules under study have a potential to inhibit these esterases and protease enzymes. On the basis of in-vitro studies, it is concluded that compound 2 is most active against all tested assays. KEY WORDS: Thiourea, 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl, Enzyme inhibition, Density functional theory, Docking studies Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2021, 35(3), 587-600. DOI: https://dx.doi.org/10.4314/bcse.v35i3.10

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص. في هذه الدراسة، تم تصنيع خمسة مشتقات مختلفة من ثيوريا من أمين الأريل وفقًا للطريقة المذكورة. تم تأكيد 1 -بنزويل-3 - (4 -ميثوكسي فينيل)ثيويوريا (2) بتحليل XRD أحادي البلورة بينما تم توضيح 1 -بنزويل-3 -فينيل ثيويوريا (1)، 1 -بنزويل-3 - (4 -هيدروكسي فينيل)ثيويوريا (3)، 1 -بنزويل-3 - (2 -نيترو فينيل) ثيويوريا (4) و 1 -بنزويل-3 - p - توليل ثيويوريا (5) بتقنيات FTIR و NMR. تم تحقيق التحسين الهندسي للجزيئات المستهدفة من خلال نظرية وظيفية الكثافة التي تطبق وظيفة B3LYP. تمت مقارنة زوايا الرابطة التجريبية (XRD) والمحسوبة (DFT) وأطوال الرابطة. تم حساب المدارات الجزيئية الحدودية والجهد الكهروستاتيكي الجزيئي لتحديد توزيع كثافة الشحنة والمواقع المحتملة للتفاعلات الكهربية والنووية للمركب البلوري. تم تقييم المركبات المركبة على أنها كاسحة مضادة للجذور ومثبط إنزيم (إستراز وبروتياز) باستخدام نماذج في المختبر. أكدت النتائج أن الجزيئات المركبة لها خاصية جيدة مضادة للأكسدة في حين أن الإنزيم المعتدل يثبط النشاط. أجريت دراسة الالتحام باستخدام أستيل كولين وإستراز بوتيريل كولين مما يشير إلى أن الجزيئات قيد الدراسة لديها القدرة على تثبيط إنزيمات الإستراز وإنزيمات البروتياز هذه. بناءً على الدراسات المختبرية، تم استنتاج أن المركب 2 هو الأكثر نشاطًا ضد جميع الاختبارات التي تم اختبارها. الكلمات المفتاحية: Thiourea، 2،2 - Diphenyl -1 - picrylhydrazyl، Enzyme inhibition، Density functional theory، Docking studies Bull. كيم. سوك. إثيوبيا. 2021، 35(3)، 587-600. DOI: https://dx.doi.org/10.4314/bcse.v35i3.10

Translated Description (French)

RÉSUMÉ. Dans cette étude, cinq dérivés différents de la thiourée ont été synthétisés à partir d'arylamines selon la méthode rapportée. La 1-benzoyl-3- (4-méthoxyphényl)thiourée (2) a été confirmée par une analyse DRX monocristalline tandis que la 1-benzoyl-3-phénylthiourée (1), la 1-benzoyl-3-(4-hydroxyphényl)thiourée (3), la 1-benzoyl-3-(2-nitrophényl) thiourée (4) et la 1-benzoyl-3-p-tolylthiourée (5) ont été élucidées avec des techniques IRTF et RMN. L'optimisation de la géométrie des molécules ciblées a été réalisée avec la théorie fonctionnelle de la densité appliquant la fonction B3LYP. Les angles de liaison expérimentaux (XRD) et calculés (DFT) et les longueurs de liaison ont été comparés. Les orbitales moléculaires frontières et le potentiel électrostatique moléculaire ont été calculés pour déterminer la distribution de la densité de charge et les sites possibles pour les réactions électrophiles et nucléophiles du composé cristallin. Les composés synthétisés ont été évalués en tant qu'antiradicalaire et inhibiteur d'enzymes (estérases et protéases) à l'aide de modèles in vitro. Les résultats ont confirmé que les molécules synthétisées ont une bonne propriété anti-oxydante alors qu'une activité inhibitrice enzymatique modérée. Une étude d'amarrage a été menée avec l'acétylcholine et la butyrylcholine estérase, ce qui suggère que les molécules à l'étude ont un potentiel d'inhibition de ces estérases et enzymes protéases. Sur la base d'études in vitro, il est conclu que le composé 2 est le plus actif contre tous les dosages testés. MOTS CLÉS : Thiourée, 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyle, Inhibition enzymatique, Théorie fonctionnelle de la densité, Études d'amarrage Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2021, 35(3), 587-600. DOI : https://dx.doi.org/10.4314/bcse.v35i3.10

Translated Description (Spanish)

RESUMEN. En este estudio, se sintetizaron cinco derivados de tiourea diferentes a partir de arilaminas de acuerdo con el método informado. La 1-benzoil-3-(4-metoxifenil)tiourea (2) se confirmó con análisis de XRD de cristal único, mientras que la 1-benzoil-3-feniltiourea (1), la 1-benzoil-3-(4-hidroxifenil)tiourea (3), la 1-benzoil-3-(2-nitrofenil) tiourea (4) y la 1-benzoil-3-p-toliltiourea (5) se dilucidaron con técnicas de FTIR y RMN. La optimización de la geometría de las moléculas objetivo se logró con la teoría funcional de densidad aplicando la función B3LYP. Se compararon los ángulos de enlace y las longitudes de enlace experimentales (XRD) y calculados (DFT). Los orbitales moleculares fronterizos y el potencial electrostático molecular se calcularon para determinar la distribución de la densidad de carga y los posibles sitios para las reacciones electrófilas y nucleófilas del compuesto cristalino. Los compuestos sintetizados se evaluaron como un eliminador de antirradicales e inhibidor de enzimas (esterasas y proteasas) utilizando modelos in vitro. Los resultados confirmaron que las moléculas sintetizadas tienen una buena propiedad antioxidante mientras que una actividad inhibidora enzimática moderada. El estudio de acoplamiento se realizó con acetilcolina y butirilcolina esterasa, lo que sugirió que las moléculas en estudio tienen el potencial de inhibir estas esterasas y enzimas proteasas. En base a los estudios in vitro, se concluye que el compuesto 2 es más activo contra todos los ensayos probados. PALABRAS CLAVE: Tiourea, 2,2-Difenil-1-picrilhidrazilo, Inhibición enzimática, Teoría funcional de la densidad, Estudios de acoplamiento Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2021, 35(3), 587-600. DOI: https://dx.doi.org/10.4314/bcse.v35i3.10

Files

208196.pdf

Files (645.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:102b8d6395074685d9045f2873ad95cc
645.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقيق النظري والتجريبي لمشتقات الثيوريا: التركيب، التركيب البلوري، التقييم البيولوجي في السيليكو وفي المختبر
Translated title (French)
Étude théorique et expérimentale des dérivés de la thiourée : synthèse, structure cristalline, évaluation biologique in-silico et in-vitro
Translated title (Spanish)
Investigación teórica y experimental de derivados de tiourea: síntesis, estructura cristalina, evaluación biológica in-silico e in-vitro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4210474837
DOI
10.4314/bcse.v35i3.10

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1504770578
  • https://openalex.org/W1561156962
  • https://openalex.org/W1970834175
  • https://openalex.org/W1975205078
  • https://openalex.org/W1979334495
  • https://openalex.org/W1988653952
  • https://openalex.org/W2086866751
  • https://openalex.org/W2088354327
  • https://openalex.org/W2109694178
  • https://openalex.org/W2109926785
  • https://openalex.org/W2116500557
  • https://openalex.org/W2144639142
  • https://openalex.org/W2147538776
  • https://openalex.org/W2148956232
  • https://openalex.org/W2150055191
  • https://openalex.org/W2171614809
  • https://openalex.org/W2183256740
  • https://openalex.org/W2185532112
  • https://openalex.org/W2227898608
  • https://openalex.org/W2290279047
  • https://openalex.org/W2802066628
  • https://openalex.org/W2809692185
  • https://openalex.org/W2950915461
  • https://openalex.org/W2952662905
  • https://openalex.org/W3034932791
  • https://openalex.org/W3035451622
  • https://openalex.org/W3131711119
  • https://openalex.org/W4251413687
  • https://openalex.org/W632356649
  • https://openalex.org/W881018402