吡唑啉衍生物的体外整合筛选与计算机模拟分析

《Journal of Molecular Structure》：Integrated In Vitro Screening and In Silico Profiling of a Pyrazoline Derivative

吡嗪啉衍生物PZ4的合成、药理学评估及分子对接研究，显示其具有有限的抗菌活性（MIC>272.3 μM）和适宜药物特征，对GyrB蛋白的亲和力为-5.20 kcal/mol。

　　

本杰明·西迪基（Benjamin Siddiqui）|钱德拉·谢卡尔·亚达夫（Chandra Shekhar Yadav）|阿图尔·克里希纳（Atul Krishna）|贾伊·基尚（Jai Kishan）|瓦里什·艾哈迈德（Varish Ahmad）|菲罗杰·哈桑（Firoj Hassan）|纳西姆·艾哈迈德（Naseem Ahmad）|尤素夫·阿克特尔（Yusuf Akhter）|伊克巴尔·阿扎德（Iqbal Azad）

印度勒克瑙综合大学（Integral University, Lucknow, India）化学系

摘要

本研究报道了一种新型吡唑啉衍生物（PZ4）的合成及其全面表征。吡唑啉衍生物属于一类多功能杂环化合物，在生物、分析和化学领域具有广泛的应用前景。通过体外抗菌实验评估了PZ4的生物活性，测试对象包括铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、大肠杆菌（Escherichia coli）和鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii），以及念珠菌（Candida parapsilosis）、热带念珠菌（Candida tropicalis）和白色念珠菌（Candida albicans）。初步筛选结果显示，该化合物的抗菌活性有限，其最小抑制浓度（MIC）对细菌超过272.3 μM，对真菌超过136.15 μM。为了评估其药代动力学特性，采用了多种筛选规则（包括Lipinski五规则、Ghose、Veber、Egan和Muegge过滤器）以及潜在干扰分析的提示（如PAINS、Brenk结构警报和类似先导物的指标）进行计算机模拟（in silico）分析。PZ4表现出良好的理化性质和生物利用度。此外，还利用AD4和Vina软件进行了分子对接研究，预测了PZ4与细菌蛋白靶标4EOB、5CTW、5IDH、5J5P和6KZX的结合能力。初步研究表明，PZ4对5J5P的结合亲和力为-5.20 kcal/mol，暗示其对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的拓扑异构酶IV（GyrB）可能具有抑制作用。这些发现表明PZ4作为一种具有中等抗菌活性和适宜药物特性的生物活性候选物具有潜在价值，需要进一步优化和生物学研究。

引言

治疗药物的研究在改善人类健康和缓解多种疾病方面发挥着关键作用。在医学、农化和兽医科学等众多科学领域中，杂环化合物因其广泛的应用而占据重要地位[1]。含有两个杂原子的五元杂环结构显示出显著的治疗潜力[2]。吡唑（pyrazole）作为核心结构框架...

化学评价

所有溶剂和化学试剂均来自Sigma-Aldrich、Merck和AVARA公司，使用前无需进一步纯化。本研究使用Bruker Avance 400 MHz Ultrashield?光谱仪记录了1H和13C核磁共振（NMR）谱图，实验条件为CDCl?介质和298 K（25°C）温度。1H NMR采用zg30脉冲程序，13C NMR采用zgpg30程序，弛豫延迟为1秒，采集时间为2.7秒。谱图处理使用TopSpin软件完成。

化学分析

本研究通过探索不同的反应条件和催化剂，优化了PZ4的合成工艺，以提高产率、选择性和反应效率（参考文献[20,35]）。目标化合物PZ4是通过醛和酮之间的克莱森-施密特缩合反应（Claisen–Schmidt condensation）合成的，使用NaOH（0.02 mol）作为碱，乙醇（25 mL）作为溶剂。反应在室温下进行，并在24小时内顺利完成。

结论

总之，本研究提出了一种高效且优化良好的PZ4合成策略，获得了令人满意的产率。通过1H NMR、13C NMR、质谱（MS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对目标化合物PZ4进行了全面的结构表征，证实了其成功合成。体外实验表明，PZ4在低浓度（272.30±1.53 μM）下对包括鲍曼不动杆菌在内的多种病原体具有有限的抗菌活性。

数据获取

本研究使用和/或分析的数据集可应合理要求向相应作者索取。

作者声明

所有作者声明不存在利益冲突。

伦理批准与参与同意

不适用。

数据与材料的获取

本研究使用和/或分析的数据集可应合理要求向相应作者索取。

竞争利益

不适用。

作者贡献

本杰明·西迪基（BS）和钱德拉·谢卡尔·亚达夫（CSY）负责吡唑啉衍生物的合成和手稿初稿的撰写；阿图尔·克里希纳（Atul Krishna）协助手稿的撰写和审阅；瓦里什·艾哈迈德（Varish Ahmad）负责生物活性实验；纳西姆·艾哈迈德（Naseem Ahmad）、伊克巴尔·阿克特尔（Yusuf Akhter）和贾伊·基尚（Jai Kishan）监督化学实验，并进行计算分析和分子对接研究。所有作者共同讨论了实验结果并参与了最终手稿的编写。

未引用参考文献

[54]

CRediT作者贡献声明

本杰明·西迪基（Benjamin Siddiqui）：原始手稿撰写。 钱德拉·谢卡尔·亚达夫（Chandra Shekhar Yadav）：原始手稿撰写。 阿图尔·克里希纳（Atul Krishna）：形式分析、概念构建。 贾伊·基尚（Jai Kishan）：形式分析、概念构建。 瓦里什·艾哈迈德（Varish Ahmad）：验证、概念构建。 菲罗杰·哈桑（Firoj Hassan）：验证、概念构建。 纳西姆·艾哈迈德（Naseem Ahmad）：监督。 尤素夫·阿克特尔（Yusuf Akhter）：撰写、审阅与编辑、概念构建。 伊克巴尔·阿扎德（Iqbal Azad）：撰写、审阅与编辑、监督、概念构建。