《Inorganic Chemistry Communications》：Design, synthesis, and biological evaluation of a boron-based Schiff Base as a selective DNA minor groove binder supported by docking and molecular dynamics simulation
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硼中心杂环希夫碱BODP通过一锅多组分法合成，经FT-IR、NMR和LC-MS表征，具有π-扩展和构象刚性特征。体外实验显示其DPPH自由基清除率361.72 μM，对革兰氏阳性/阴性菌及酵母菌抑菌，MIC值亚毫米级。UV-Vis、荧光位移及分子动力学模拟证实其通过非插层小沟模式与B-DNA（PDB:1BNA）结合，自由能-8.74 kcal/mol，MM/PBSA分析显示静电相互作用占主导。为新型生物活性硼杂环分子设计提供结构-活性关系参考。
伊萨梅尔·德吉尔门乔卢（?smail De?irmencio?lu）|哈利勒·易卜拉欣·古勒（Halil ?brahim Güler）|埃尔桑·贝克塔什（Ersan Bekta?）|奥默·法鲁克·奥兹图尔克（?mer Faruk ?ztürk）|卡德里耶·伊南·贝克塔什（Kadriye ?nan Bekta?）
土耳其特拉布宗（Trabzon）61080，卡拉德尼兹技术大学（Karadeniz Technical University）理学院化学系
摘要
本研究通过一锅多组分合成策略，合成了一个新的以硼为中心的杂环席夫碱（BODP），并将其与肉桂酸衍生物酯化，并利用FT-IR、NMR和LC-MS技术对其进行了结构表征。与许多已报道的硼-席夫碱体系不同，在这些体系中硼作为外围单元存在，而BODP中的硼则作为中心杂环模板，赋予分子特定的构象约束。通过抗氧化、抗菌和DNA结合实验评估了BODP的体外活性。在DPPH自由基清除实验中，BODP表现出中等的自由基清除能力（SC50 = 361.72 μM）。抗菌测试显示，该化合物对多种临床相关的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及类似酵母的真菌具有抑制作用，其最小抑菌浓度（MIC）处于亚毫摩尔到低毫摩尔范围内。
总体而言，BODP在体外抗氧化实验中表现出活性，在抗菌测试中对多种微生物具有抑制作用，实验和计算结果均支持其非插入型DNA结合机制。
引言
尽管仍有许多未知之处，但关于人体生理机制的最新研究有助于我们更准确地理解癌症等复杂问题[1]。在这个过程中，正常细胞的增殖、对细胞死亡的抵抗、复制不朽性、血管生成标志物、侵袭和转移等主题仍有待深入研究[2]。此外，结合了不同性质结构的材料为未来带来了希望[3]。
含硼基团由于具有可调的电子性质和多样的配位/功能化特性，在药物化学和材料化学领域引起了关注。基于硼的化合物和席夫碱衍生物已被用于抗菌和氧化还原相关研究，以及与生物大分子（包括核酸）的相互作用。然而，作为无金属席夫碱框架中中心构象模板的硼的作用机制尚未得到充分讨论[4]–[11]。由于硼的药代动力学性质受环境条件影响，其对环境的响应可能具有意想不到的特性。随着对酸性路易斯硼酸盐结构作用机制的理解加深，针对这些基础数据的靶向研究将更接近成功。DNA在癌症预防中起着重要作用，其与分子的相互作用会改变DNA的结构，从而影响细胞死亡方式（如凋亡或坏死）[12]。已知与DNA相互作用的分子通常以共价或非共价方式结合：共价结合不可逆且具有强结合力，但可能带来毒性；而非共价结合（如通过沟槽或插入方式）则更具灵活性和可逆性，具体选择取决于应用场景[13]–[15]。
长期以来，细菌感染对许多抗菌剂具有抗性，这引发了诸多担忧[16]–[17]。尽管市场上有多种抗菌剂，但大多数病原菌已对其产生耐药性，因此亟需开发新的抗菌剂和方法[18]。自由基引起的氧化应激在细胞损伤、衰老、神经退行性疾病和多种慢性病的发生中起着关键作用，因此具有自由基清除能力的化合物在药物研究中备受关注。DPPH（2,2-二苯基-1-吡啶肼） assay是一种广泛使用的光谱方法，可快速定量评估抗氧化能力。本研究评估了所合成含硼席夫碱衍生物的DPPH自由基清除能力，以揭示其生物学特性。
席夫碱因其多种优异性质常被称为“超级配体”。这类配体易于合成，与金属配位后稳定性更高。研究表明，它们能调控脱氧核糖核酸损伤、活性氧生成、线粒体应激、表皮生长因子受体（EGFR）抑制、免疫细胞死亡（ICD）以及凋亡抑制等关键生物过程[18]。
在以往报道的含硼席夫碱体系中，硼原子通常以硼酸、硼酸酯或有机金属片段的形式存在，主要作为取代基而非结构决定因素[19]–[21]。相比之下，本研究提出了一个以硼为中心的杂环席夫碱框架，其中硼原子作为中心结构模板，赋予分子平面性和构象刚性。该体系通过与肉桂酸衍生物的酯化进一步功能化，形成π-扩展且构象受限的分子骨架。据我们所知，这种无金属的、以硼为中心的杂环席夫碱（含有酯键连接的肉桂酸基团）在系统性的DNA结合研究中尚未被报道[22]–[23]。
观察到的结合行为与骨架的构象和电子特性一致。尽管许多文献中的席夫碱和含硼体系通过与DNA的插入或非特异性静电作用结合[24]–[25]，但本研究中硼中心杂环带来的刚性及定向功能化使其更适应DNA的次要沟槽结构。因此，本研究的新颖之处不在于单独的硼、席夫碱或肉桂酸基团，而在于它们在单一分子框架中的协同整合，这种整合得到了实验和计算研究的共同支持[26]–[28]。
近年来，含硼杂化分子因其潜在的生物活性和结构多样性而受到关注。特别是以硼为中心的杂环席夫碱，因其能与多种生物活性骨架稳定结合而备受关注。然而，此前尚未有报道将酯键连接到肉桂酸衍生物的含硼席夫碱结构[22]–[23]。
在本研究中，我们通过一锅多组分合成策略设计并合成了这种新型分子，旨在研究其物理化学和生物学性质。通过光谱分析和分子建模（包括分子对接和动力学模拟）技术，阐明了其结合模式和结构-相互作用机制，为未来的类似物研究提供了理论基础。
材料与方法
2-氨基-5-溴苯甲酸（1）（0.5 g，2.32 mmol）、(4-羟甲基)苯基硼酸（2）（0.35 g，2.32 mmol）、2-羟基苯甲醛（3）、3,4-（亚甲基二氧）肉桂酸（5）、N,N-二环己基碳二亚胺（DCC）和4-二甲氨基吡啶（DMAP）均购自sigma aldrich。反应路线如图1所示。元素分析、FT-IR、NMR和质谱数据由LECO CHN-932、Perkin Elmer One、Agilent 400 MHz NMR光谱仪和Thermo Sci. LC-MS MS（ESI）获得。
合成与表征
[5-溴-2-({(E)-[2-(羟基-κO)苯基]亚甲基}氨基)苯甲酸-κO](dihydrido)[4-(羟甲基)苯基]硼（BHBB）（4）。
2-氨基-5-溴苯甲酸（1）（0.5 g，2.32 mmol）、(4-羟甲基)苯基硼酸（2）（0.35 g，2.32 mmol）和2-羟基苯甲醛（3）（0.24 mL，2.32 mmol）溶解在乙酸乙酯（20 mL）中，于80°C下搅拌24小时。反应结束后，产物在室温下沉淀。
通过利用硼的模板效应，我们实现了2-氨基-5-溴苯甲酸（1）和2-羟基苯甲醛（3）的高效一锅多组分合成。该方法在单一介质（乙酸乙酯，20 mL，80°C，24小时）条件下表现出良好的兼容性。由此反应得到的酯产物（4）在室温下自发沉淀，证明其纯度。
结论
本研究通过一锅多组分方法成功合成了以硼为中心的杂环席夫碱（BODP），并将其与肉桂酸衍生物酯化。通过光谱技术对其进行了全面表征，并评估了其抗氧化能力和抗菌效果。DPPH实验表明其具有中等程度的自由基清除能力，体现了其抗氧化特性。抗菌测试进一步证实了其对多种微生物的抑制作用。
CRediT作者贡献声明
伊萨梅尔·德吉尔门乔卢（?smail De?irmencio?lu）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、方法学设计及实验实施。哈利勒·易卜拉欣·古勒（Halil ?brahim Güler）：负责初稿撰写、方法学设计及实验监督。埃尔桑·贝克塔什（Ersan Bekta?）：负责方法学设计。奥默·法鲁克·奥兹图尔克（?mer Faruk ?ztürk）：负责方法学设计。卡德里耶·伊南·贝克塔什（Kadriye ?nan Bekta?）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督及方法学设计。
未引用参考文献
[111]
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢卡拉德尼兹技术大学（Karadeniz Technical University）的财政支持。同时感谢ümmihan TURGUT OCAK、ümit DEM?RBA?和Nurhayat ?ZBEK提供荧光光谱仪设备并协助实验工作。此外，也感谢Ali Osman BELDüZ教授提供用于紫外-可见光分析的Cary Varian光谱仪。
伊萨梅尔·德吉尔门乔卢是土耳其卡拉德尼兹技术大学化学系的教授。自2011年起，他一直担任该校理学院化学系的正教授。他的研究方向包括大环化合物、单核/双核/三核金属配合物、配体、无金属和金属酞菁类化合物的合成与结构表征，以及它们的生物活性研究。
