Novel isoxazole–triazole conjugates have been efficiently synthesized using 3-formylchromone as starting material according to a multi-step synthetic approach. The structures of the target conjugates and intermediate products were characterized by standard spectroscopic techniques (1H NMR and 13C NMR) and confirmed by mass spectrometry (MS). The all-synthesized compounds were screened for their antibacterial activity against three ATCC reference strains, namely Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus ATCC BAA-44, and Escherichia coli ATCC 25922 as well as one strain isolated from the hospital environment Pseudomonas aeruginosa. The findings indicate that conjugate 7b exhibits a stronger antibacterial response against the tested Escherichia coli ATCC 25922 and Pseudomonas aeruginosa pathogenic strains compared to the standard antibiotics. Furthermore, hybrid compound 7b proved to have a bactericidal action on the Escherichia coli ATCC 25922 strain, as evidenced by the results of the MBC determination. Moreover, the ADMET pharmacokinetic characteristics revealed a favorable profile for the examined compound, as well as a good level of oral bioavailability. Molecular docking and molecular dynamics simulations were performed to explore the inhibition mechanism and binding energies of conjugate 7b with the proteins of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa bacterial strains. The in silico results corroborated the data observed in the in vitro evaluation for compound 7b.

A series of novel hybrid heterocycles incorporating isoxazole rings have been successfully synthesized, characterized, and evaluated for their antibacterial responses. The synthesized compounds were obtained by a subsequent N-alkylation and 1,3-dipolar cycloaddition reactions, their structures were identified by spectroscopy techniques (1H NMR, 13C NMR and 2D HSQC), and confirmed by mass spectrometry (HRMS). The spectroscopic data also show that the 1,3-dipolar cycloaddition (1,3-DC) reactions proceed in a regiospecific manner to give only one cycloadduct. The observed regioselectivity and the mechanistic study of the 1,3-DC reaction were further highlighted and explained using Density Functional Theory (DFT) calculations with the B3LYP/6-31G(d,p) basis set and Electron Localization Function (ELF) analysis. Moreover, the antibacterial screening shows that some compounds exhibit good efficacy against the tested bacterial strains. In addition, molecular docking studies were carried out to highlight the modes of interaction between the most active molecule 5d and receptors of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus strains. The results show that the studied compound was effectively docked to the active sites of each responsible protein with high protein-binding energies in kcal/mol. Finally, the prediction of ADMET properties suggests that almost all the hybrid compounds have good pharmacokinetic profiles, with no observed signs of toxicity, except for compounds 5e, 5f and 5g.