1,2,4-三唑衍生物小说：合成、结构表征、抗糖尿病活性、抗胆碱能活性及第二相解毒作用、细胞毒性评估与分子对接研究

《Journal of Molecular Structure》：Novel 1,2,4-Triazole Derivatives: Synthesis, Structural Characterization, Antidiabetic, Anticholinergic and Phase II Detoxification Activities, Cytotoxic Evaluation, and Molecular Docking Studies

合成并表征了新型1,2,4-三唑基磺酸钠衍生物，评估了其α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、谷胱甘肽S-转移酶和乙酰胆碱酯酶抑制活性（IC50范围1.093-3.310 μM），并测试了HepG2和U87细胞毒性，通过分子对接揭示了活性机制。

　　

作者：Onur Aky?ld?r?m、Ercan Oguz、Abdülmelik Aras、Adnan Cetin、Fikret Türkan、Ercan Bursal、Murat Beytur、Hilal Medetalibeyo?lu、Haydar Yüksek 所属机构：土耳其卡尔斯市卡夫卡斯大学工程与建筑学院化学工程系（邮编：36100）

摘要

取代的1,2,4-三唑衍生物因其强大的生物活性和广泛的药理应用潜力而在科学上具有重要意义。为此，研究人员合成了基于1,2,4-三唑的苯萘-2-磺酸盐，并通过红外光谱（IR）、¹H-NMR、¹³C-NMR及元素分析等方法对其结构进行了表征。这些化合物的生物活性主要体现在对酶的抑制作用及抗癌效果上。实验测得它们对α-葡萄糖苷酶（α-Gly）、α-淀粉酶（α-Amy）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和乙酰胆碱酯酶（AChE）的IC₅₀值分别为：α-Gly为1.093±0.450 μM – 3.310±0.689 μM；α-Amy为1.741±1.223 μM – 2.595±0.901 μM；AChE为1.246±0.370 μM – 2.585±0.320 μM；GST为1.432±0.057 μM – 2.707±0.164 μM。此外，还在1.583–200 μM的浓度范围内对HepG2和U87细胞进行了24小时和48小时的细胞毒性评估。分子对接研究进一步明确了这些化合物与相关蛋白质的结合能及其相互作用机制。

引言

取代的1,2,4-三唑衍生物易于进行多种化学修饰，在化学生物学、材料科学和药物化学领域具有广泛应用潜力[1]。这类化合物可作为构建块，生成多种骨架结构，在药物化学中展现出良好的生物活性[2][3][4]。由于1,2,4-三唑骨架的多功能性和实用性，相关化合物在文献中常被用于新化合物的设计与合成[5]，有助于新药物的发现与开发[6][7][8]。这些衍生物已被研究用于抗炎、抗病毒、抗癌及抗菌等多种用途[9][10][11][12]，并展现出多种生物活性，如抗阿尔茨海默病[9,10]、抗菌[11]、抗病毒[11]、抗结核[11]、抗癫痫[12]、抗氧化[12]、抗炎[12]及抗抑郁[12]等作用。除了治疗用途外，1,2,4-三唑结构在有机催化、农用化学品和材料科学中也具有重要意义[13]。 含有1,2,4-三唑结构的药物实例包括用于乳腺癌治疗的莱托唑[13]、用于治疗焦虑症和恐慌症的阿普拉唑仑[14]、用于治疗失眠的三唑仑[15]、用于慢性丙型肝炎治疗的利巴韦林[16]以及用于治疗真菌病的伏罗唑[17]。部分1,2,4-三唑化合物被证实对U87和HepG2细胞具有广谱抗癌活性[18]，并显示出显著的抗增殖效果[19]。然而，这些化合物的副作用（如肝毒性和激素紊乱）促使人们致力于开发更安全、更有效且副作用更少的三唑衍生物[2][3]。酶抑制研究有助于通过靶向酶活性发现新的治疗方法[20]，同时也有助于揭示疾病机制和潜在药物候选物[21]。针对参与细胞解毒代谢的关键酶GST和AChE的抑制研究，有助于理解解毒过程和神经系统功能，对新型治疗药物的发现至关重要[22][23]。对抗谷胱甘肽S-转移酶（GST）的抗癌化合物评估揭示了合成分子与GST抑制作用之间的结构-活性关系，为设计更有效的抗癌剂和强效GST抑制剂提供了重要结构信息[24]。糖尿病是一种以高血糖为特征的内分泌疾病，可能因多种因素导致组织和器官损伤[25]，其长期表现为高血糖[27]。目前有多种方法用于糖尿病的治疗和诊断[28]。α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制研究有助于阐明碳水化合物代谢的调控机制，为糖尿病药物的研发提供了关键基础[29][30]。HepG2和U87细胞系分别代表肝脏和脑肿瘤模型，对于评估抗癌药物的效果具有重要意义[31][32]。 1,2,4-三唑骨架在药物化学中的存在至关重要，推动了具有更好生物活性的新型三唑类化合物的开发[2][3][4]。本研究重点合成新型1,2,4-三唑衍生物，并对其酶抑制活性及对HepG2和U87癌细胞的细胞毒性进行了全面评估，旨在建立结构-活性关系并筛选出具有潜力的生物活性候选物。

实验细节

本研究中使用的化学试剂和溶剂均购自Merck AG、Aldrich和Fluka公司。熔点测定采用Stuart SMP30熔点仪在开放式玻璃毛细管中进行，结果未经校正。红外光谱数据由AA Alpha-P Bruker FT-IR光谱仪获得。¹H和¹³C NMR光谱分别在400 MHz和100 MHz频率下，使用氘代二甲基亚砜（DMSO-d6）和TMS作为内标进行记录。

1,2,4-三唑衍生物的合成

为了合成具有1,2,4-三唑-3-酮骨架且具有药理活性的化合物，研究人员采用经典合成方法（见图1）。首先，乙基碳酸酯（2）在氯化铵催化剂存在下与取代的氨基甲酸酯衍生物（1a-h）发生缩合反应，生成腙中间体（3a-h）。

结论

本研究成功合成了一系列新型的基于1,2,4-三唑的苯萘-2-磺酸盐（2-((3-烷基(aryl)-5-oxo-1,5-dihydro-4H-1,2,4-triazol-4-yl)-iminomethyl)-phenyl-naphthalene-2-sulfonate (9a-h)，产率较高。其分子结构通过质子（¹H）和碳（¹³C）核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、紫外-可见光谱（UV-vis）及元素分析得到了明确确认。

作者贡献声明

- Onur Aky?ld?r?m：负责撰写初稿、资料收集、方法设计和实验研究。 - Ercan Oguz：负责资料收集、方法设计及实验研究。 - Abdülmelik Aras：负责撰写初稿、指导工作、方法设计及实验研究。 - Adnan Cetin：负责撰写修订稿、资料收集、实验研究及概念构思。 - Fikret Türkan：负责撰写修订稿、方法设计及实验研究。 - Ercan Bursal：负责撰写修订稿、资料收集及实验研究。 - Murat Beytur：负责结果验证、资料收集及实验研究。 - Hilal：（未明确具体职责）

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了卡夫卡斯大学科学研究项目协调办公室（项目编号：2014-MMF-43）的支持。作者感谢伊格尔迪尔大学应用与研究中心（ALUM）及其实验室在酶抑制和细胞毒性研究方面提供的支持。