微波辅助锰催化Clauson-Kaas绿色合成N-芳基吡咯衍生物：DFT计算、NMR谱学关联与抗非小细胞肺癌活性评价

《Respiratory Physiology & Neurobiology》：Microwave-assisted green synthesis and structural characterization of N-aryl pyrrole derivatives via Mn-catalyzed Clauson-Kaas reaction: DFT, NMR correlation, and bioactivity evaluation

本研究针对非小细胞肺癌治疗中EGFR和CDK-2靶点抑制剂的需求，采用微波辅助锰催化Clauson-Kaas反应绿色合成了19种新型N-芳基吡咯衍生物。通过DFT计算验证了化合物3c的稳定构象（二面角300°），其与EGFR（-9.3 kcal/mol）和CDK-2（-9.3 kcal/mol）表现出优于标准药物Erlotinib的对接亲和力。MTT实验证实3c对NCI-H460细胞具有选择性抑制活性（IC50=67.31 μg/mL），ADMET预测显示良好的口服生物利用度和低毒性（LD50=1830 mg/kg）。该研究为开发双靶点抗癌先导化合物提供了新策略。

　　

肺癌是全球死亡率最高的恶性肿瘤，其中非小细胞肺癌（NSCLC）因高发病率和治疗耐药性成为临床难点。表皮生长因子受体（EGFR）过表达和细胞周期蛋白依赖性激酶2（CDK-2）异常活化是NSCLC关键致病机制，但现有抑制剂长期使用易产生耐药突变。吡咯支架广泛存在于奥希替尼等抗癌药物中，其氮原子修饰可精准调控电子性质、脂溶性和氢键能力，成为药物设计优势骨架。

为开发新型双靶点抑制剂，Maharaja's College的Meera Gopinadh团队通过微波辅助锰催化Clauson-Kaas反应，在无溶剂条件下高效合成了19种N-芳基吡咯衍生物。其中双(4-(1H-吡咯-1-基)苯基)甲烷（3c）表现出最优特性：DFT计算（B3LYP-D3/6-311++G(d,p)）显示其苯环二面角300°构象最稳定，NMR化学位移预测与实验值高度吻合（¹H RMSD 0.2-1.0 ppm）。分子对接揭示3c与EGFR活性位点（Lys721, Leu764等）和CDK-2（Glu162, Thr14等）形成关键相互作用，结合能均达-9.3 kcal/mol。药代动力学预测符合Lipinski五规则，口服生物利用度高且无肝毒性警示。

关键技术方法包括：①微波合成反应（120℃/20分钟）；②DFT几何优化与势能面扫描；③分子对接（Schr?dinger Jaguar模块）；④ADMET性质预测（SwissADME/ProTox 3.0）；⑤体外MTT活性验证（NCI-H460细胞系）。

3.1 锰催化微波辅助Clauson-Kaas反应

所有化合物均通过Mn(NO₃)₂·4H₂O催化合成，3c收率45%。PES扫描显示其构象能垒2.897 kcal/mol（180°）至0 kcal/mol（300°）。

3.2 密度泛函理论计算

3c的HOMO-LUMO能隙5.21 eV，电负性3.57 eV，化学硬度2.60 eV，表明适度反应活性。NMR计算采用PCM氯仿模型，¹³C RMSD 0.5-1.6 ppm验证结构准确性。

3.3 分子对接分析

3c与EGFR结合模式类似厄洛替尼，但增加与Met742疏水作用；与CDK-2形成双氢键（Glu162/Thr14），LibDock评分114.851优于AZD5438（117.633）。

3.4 药代动力学筛选

3c的拓扑极性表面积9.86 ?²，脂水分配系数4.86，血脑屏障渗透性良好。毒性预测为4级（ProTox 3.0），生态风险低。

3.5 体外细胞毒性评估

MTT法显示3c对NCI-H460细胞抑制率62.14%（100 μg/mL），正常CHO-K1细胞存活率76.63%，选择性指数1.84。其活性虽低于吉非替尼（IC₅₀4.5-8.0 μg/mL），但双靶点作用机制具特色。

该研究通过多学科交叉策略证实3c作为EGFR/CDK-2双抑制剂潜力。绿色合成方法减少副产物，DFT-NMR关联模型为类似物设计提供模板，分子对接揭示的Glu162氢键作用为优化指明方向。未来需开展动物实验验证体内疗效，并探索对T790M突变株的抑制活性。